Dans le modele standard de la cosmologie, la dynamique globale de l'Univers est modelisee par l'intermediaire d'un espace-temps de reference (ou de fond) fortement symetrique, admettant des sections spatiales homogenes et isotropes. Le couplage entre les sources fluides, homogenes, et l'expansion globale, y est determine par les equations d'Einstein de la Relativite Generale. La formation de structures inhomogenes de matiere peut egalement etre decrite dans ce modele. Selon l'epoque et l'echelle considerees, cette description est effectuee soit a l'aide d'un schema perturbatif relativiste supposant une faible deviation de chaque grandeur par rapport au fond homogene impose, soit au moyen d'une approche newtonienne au sein du meme fond en expansion. L'interpretation des observations dans ce modele suggere cependant une acceleration inattendue de l'expansion, qui requiert une nouvelle composante energetique mal comprise, l' 'Energie Noire', en plus de la Matiere Noire. La cosmologie inhomogene a pour but de lever les restrictions imposees par ces modeles sur la geometrie et sur les sources sans sortir du cadre de la Relativite Generale. Cela peut notamment permettre d'ameliorer le modele de formation des structures pour prendre en compte de fortes deviations par rapport a l'homogeneite dans la distribution de matiere et dans la geometrie. Cela permet egalement d'etudier les consequences dynamiques, appelees effets de retroaction ('backreaction'), du developpement local de telles inhomogeneites sur l'expansion a de plus grandes echelles. De telles retroactions peuvent alors reproduire, au moins partiellement, les comportements attribues a l'Energie Noire ou a la Matiere Noire. Au cours de mon travail de these sous la direction de Thomas Buchert, j'ai etudie plusieurs aspects analytiques de la cosmologie inhomogene en Relativite Generale. Je presente ci-dessous les resultats de travaux au sein de collaborations, auxquels j'ai apporte des contributions majeures dans le cadre de la these. Je me suis tout d'abord concentre sur l'ecriture d'un schema d'approximation relativiste lagrangien, pour decrire la dynamique locale des structures jusqu'a un regime non-lineaire, dans des fluides parfaits barotropes irrotationnels. Je me suis ensuite interesse a la description effective de fluides inhomogenes admettant un tenseur d'energie-impulsion general ainsi que de la vorticite, au moyen de deux schemas possibles de moyenne spatiale. Ces schemas s'appliquent a un choix quelconque des hypersurfaces spatiales sur lesquelles moyenner, et fournissent pour chacun de ces choix un systeme d'equations d'evolution effectives, presentant plusieurs termes de retroaction, pour un domaine d'integration suivant la propagation des sources. Cela permet une discussion qualitative de la dependance au choix du feuilletage des equations moyennes et des retroactions. J'ai egalement etudie la reecriture de ces schemas de moyennes et equations d'evolution, et d'autres obtenus de facon similaire, sous une forme unifiee et manifestement 4-covariante. Ce dernier resultat permettra une etude plus explicite de la dependance au feuilletage. (auteur)