Le travail de cette thèse est consacré à la simulation aux grandes échelles (LES) et à la modélisationde la combustion supersonique, dont l’application est rencontrée dans les moteurs detype scramjet. Dans ce contexte, une étude LES appliquée au cas d’une flamme supersoniquehydrogène-air (flamme de Cheng) a été effectuée sur trois niveaux de raffinements de maillage.Les résultats en termes de profils moyens et fluctuations de composition et de température sontconfrontés aux mesures expérimentales, et l’impact du raffinement de maillage est établi. Parailleurs, à partir des données issues de cette étude LES, une modélisation de la combustionturbulente dans un milieu fortement compressible est proposée sur la base d’une approche tabuléede la chimie. Une analyse temporelle des interactions choc/flamme a ensuite été menée,permettant de mettre en évidence la présence de structures transitoires ayant une influence surles processus de stabilisation de la flamme. / This PhD study is focused on the large eddy simulation (LES) and on the modelisation of supersonic combustion as encountered in scramjet types engines. In this context, a LES study was performed for an hydrogen-air supersonic flame (Cheng’s flame) with three mesh refinement levels. The results obtained for mean and fluctuations of composition and temperature are compared to experimental measurements, and the impact of the grid resolution is established. Moreover, a modelisation of turbulent combustion in highly compressible flows is proposed based of tabulated chemistry approach. An analysis of the dynamics of shock/flame interaction was then conducted, and the presence of transient structures, which impact the flame stabilisation processes, was emphasized.