Résumé : La cavitation est un phénomène complexe impliquant un transfert de masse entre la phase liquide et vapeur à des températures presque constantes. Les processus physiques qui contrôlent les instabilités dans les écoulements cavitants ne sont pas encore compris, principalement en raison du manque de données expérimentales quantitatives sur les structures diphasiques et la dynamique à l’intérieur des zones de cavitation opaques. Dans cette thèse, la cavitation partielle développée dans de petits canaux convergents-divergents (Venturi) a été étudiée expérimentalement en détail pour élucider ces mécanismes. Ceci a été réalisé en combinant une technique d’imagerie par rayons X ultra-rapide, la visualisation conventionnelle à haute fréquence et la vélocimétrie par images de particules. Les principales contributions de la présente étude portent sur les quatre aspects suivants: (1) une description détaillée des structures d’écoulement diphasique au sein des poches de cavitation quasi stables, qui se caractérisent par un écoulement rentrant à faible vitesse existant en continu sous la cavité; (2) une analyse de l’effet complexe de la cavitation sur les fluctuations de vitesses turbulentes; (3) l’identification et la discussion de trois mécanismes distincts responsables de la transition vers un comportement instable périodique ; (4) l’analyse de l’effet d’échelle sur les comportements cavitants, dans le cas des profils Venturi étudiés.