Ces travaux de thèse traitent de l'étude et de la validation d'un spectromètre gamma pour la mesure de la composition chimique des surfaces planétaires et ont été appliqués à la préparation d'une mission vers la planète Mercure. Ils ont permis de caractériser les performances d'un concept d'instrument basé sur un cristal de germanium ultra-pur (HPGe) refroidi activement à température cryogénique. Deux aspects critiques ont été particulièrement étudiés en liaison avec l'environnement extrême rencontré dans le Système Solaire interne. D'abord une caractérisation expérimentale et numérique des dommages radiatifs causés par les particules solaires dans les cristaux de germanium a été réalisée et a conduit à établir une procédure de récupération des performances. D'autre part, un modèle thermique numérique de l'instrument ainsi que des essais sur une maquette thermique ont été réalisés et valident le concept thermique de l'instrument.