Les champs magnétiques jouent un rôle important dans l'évolution stellaire, mais les propriétés magnétiques des étoiles massives et de masse intermédiaire sont mal connues. Seul une petite fraction (7%) des étoiles massives et de masse intermédiaire possèdent un champ magnétique et la force de leur champ dipolaire est supérieure à ~300 Gauss. La théorie pour expliquer l'origine de ces champs, la théorie des champs fossiles, n'explique pas pourquoi seulement une petite partie des étoiles chaudes ont un champ magnétique. Récemment, un champ magnétique ultra-faible (moins de 1 Gauss) a été découvert sur deux étoiles de masse intermédiaire (Vega et Sirius). Ce sont peut être les premières détections d'un nouveau type de champ magnétique faible. Deux familles d'étoiles magnétiques chaudes pourraient donc exister, avec des champs forts ou ultra-faibles, séparées par ce qu'on appelle le désert magnétique. Ma thèse consiste à analyser des données spectropolarimétriques prises avec des spectropolarimètres haute résolution, principalement avec Narval installé au télescope de 2 mètres à l'Observatoire du Pic du Midi. Une partie de ma thèse été dédiée à l'étude des champs magnétiques les plus faibles, parmi les champs forts. J'ai analysé les observations de l'étoiles O massive zeta Ori A. Peu d'étoiles O sont connues pour être magnétiques et zeta Ori A possède le plus faible champ magnétique. J'ai aussi participé à un programme observationnel pour déterminer la limite supérieure du désert magnétique grâce aux étoiles Ap/Bp. Le but de ces études est de tester la dépendance de la limite supérieure du désert magnétique par rapport à la rotation et à la masse. Une deuxième partie de ma thèse est consacrée à la recherche des champs ultra-faibles pour fournir des contraintes aux divers scenarios qui expliquent la dichotomie entre les champs forts et faibles et améliorer notre connaissance des propriétés ce type de champ magnétique. Je présente les résultats d'étude d'étoiles normales, UZ Lyn et Vega, ainsi que celles de plusieurs d'étoiles chimiquement particulières (Am et HgMn). Les études présentées dans ma thèse apportent une lumière nouvelle sur le magnétisme des étoiles chaudes et des contraintes pour la physique stellaire en général, en particulier pour l'évolution stellaire. / Magnetic fields are known to play a fundamental role in stellar evolution but the magnetic properties of massive and intermediate-mass stars are not well understood. Only a small (7%) fraction of massive and intermediate-mass stars are found to be magnetic and their dipolar magnetic field strength is above ~300 Gauss. The current paradigm, the fossil field theory, describes this magnetism as remnant of an early phase of the star-life, but leaves many basic questions unanswered, such as the small fraction of magnetic stars, and in practice provides no constraint to stellar evolution theory. Recently, an ultra weak magnetic field (less than 1 Gauss) has been discovered in two intermediate mass stars (Vega and Sirius). They may be the first detections of a new type of weak magnetic fields. Two families of magnetic stars may thus exist: with strong or ultra-weak fields, separated by the so-called magnetic desert. My PhD thesis consists in analyzing observational data taken with high-resolution spectropolarimeters, mainly with Narval installed on the 2-meter telescope at the Pic du Midi Observatory, to detect magnetic fields. One part of my thesis is dedicated to the study of the weakest end of strong magnetic fields. I analyzed the observations of a massive O star, zeta Ori A. Only a few O stars are known to be magnetic and zeta Ori A has the weakest field. I was also involved in a project to determine the upper limit of the magnetic desert thanks to observations of Ap/Bp stars. The goal of these studies is to test the dependence of the upper limit with rotation and mass. The other part of my thesis is dedicated to the search for ultra-weak fields in hot stars to provide constraints to the various scenarios that explain the strong vs weak field dichotomy and improve our understanding of the properties of this kind of weak field. I present the result of the studies of normal stars, UZ Lyn and Vega, and of several chemically peculiar (Am and HgMn) stars. The studies presented in my PhD thesis provide new clues about magnetism in hot stars and constraint for stellar physics in general, in particular for stellar evolution.

Dans cette thèse, j'analyse des observations spectropolarimétriques d'étoiles froides évoluées dans tous les paramètres de Stokes ($I$, $Q$, $U$ et $V$).L'étude des spectres polarisés circulairement de trois étoiles supergéantes rouges (RSG) m'a permis de détecter un faible champ magnétique (de l'ordre de 1 Gauss) à leur surface ainsi que de mettre en évidence l'influence de la forte polarisation linéaire de ces étoiles sur la mesure du champ magnétique.Cette forte polarisation linéaire est d'origine non magnétique et est reliée à la polarisation du continu dont l'observabilité résulte de la présence de structures brisants la symétrie cylindrique du disque stellaire.Après une analyse en profondeur de la polarisation du continu des étoiles RSG, j'utilise un modèle analytique spectropolarimétrique permettant de remonter à la position sur le disque de ces structures, en bon accord avec des observations interférométriques.Les étoiles variables pulsantes montrent elles aussi des signaux polarisés linéairement intenses dont l'origine est la polarisation intrinsèque (où de résonance) associée à certaines raies spectrales.Pour ces étoiles, les gradients de vitesses, introduits par les ondes de chocs se propageants dans leur atmosphère, amplifient la polarisation intrinsèque des raies, un mécanisme d'éclaircissement Doppler, bien connu dans le cas du Soleil, qui offre de nouvelles perspectives dans l'étude de ces objets. / In this thesis work, full Stokes ($I$, $Q$, $U$ et $V$) spectropolarimetric observations of cool evolved stars have been analysed.I have measured a weak magnetic field at the surface of three well known red supergiant stars. Furthermore, I have shown that the strong level of linear polarisation, measured for these stars, can lead to some ambiguity in the measurement of magnetic fields.This strong, unmagnetic, linear polarisation originate from depolarisation of the continuum which, in turn, is only detectable because of symmetry-breaking effects on the stellar disk.I study in some details the continuum polarisation of RSG stars and I present a way of mapping symmetry-breaking strucutres through the mean of a spectropolarimetric model. Good agreement with interferometric observations is reached.From their side, pulsating variable stars also show strong linearly polarised features in their spectra. These features are indeed due to resonant scattering polarisation associated to metallic lines, a phenomenon reminiscent of the second solar spectrum.For these stars, the velocity gradients, pertaining to the shock waves propagating through their atmosphere, enhance the intrinsic polarisation of the lines. This Doppler brightening effect, well known in the solar case, offer a new innovative method for the analysis of these stars.