La camera a pixels hybrides XPAD3 integree dans le micro-tomodensitometre PIXSCAN II est un nouveau dispositif developpe par l'equipe imXgam au CPPM dans lequel le comptage de photons remplace l'integration de charges utilisee dans les systemes de radiographie standard. La camera XPAD3 apporte des avantages, en particulier l'absence de bruit de courant noir et la possibilite d'imposer un seuil de discrimination sur chaque pixel. Ces particularites ont pu etre exploitees au cours de ce travail de these en imagerie preclinique classique sur petit animal et ont permis de faire la preuve de faisabilite d'un marquage ex-vivo puis intra-vital des macrophages. D'autre part les capacites de cette camera sont interessantes pour le developpement d'une nouvelle methode d'imagerie spectrale dite au K-edge. L'imagerie au K-edge permet de differencier des compartiments contenant un agent de contraste par rapport a l'os dans des radiographies classiques. Elle est obtenue via l'etalonnage de trois differents seuils autour de l'energie de liaison de la couche K de l'agent de contraste considere. Le developpement d'un nouvel d'etalonnage avec l'utilisation de pixels composites a permis d'etablir la preuve de concept d'un brevet depose par l'equipe imXgam et d'obtenir les premiers resultats sur souris vivantes en divisant le temps d'acquisition par trois avec un compromis sur la resolution spatiale. Cette nouvelle approche peut etre implementee en 'deux couleurs' pour separer deux differents types d'agents de contraste. Ceci offre une nouvelle maniere de visualiser des informations biologiques pertinentes dans un contexte applicatif visant a etudier de maniere dynamique (longitudinale) l'interdependance de la vascularisation et de la reponse immunitaire au cours du developpement tumoral. (auteur)