Le deploiement des pompes a chaleur geothermiques sur le territoire national represente un important potentiel de reduction des emissions de gaz a effet de serre. Afin de le favoriser il est necessaire de comparer precisement les performances annuelles des pompes a chaleur geothermiques aux autres systemes de chauffage et ce en fonction des caracteristiques du batiment, du climat et du sol rencontres. Dans ce contexte, cette these vise a elaborer un modele precis et fonctionnel de calcul des performances energetiques annuelles de pompes a chaleur a echangeurs geothermiques horizontaux ou verticaux. Apres un etat de l'art des differents modeles d'echangeurs geothermiques horizontaux et verticaux existants, des modeles de sondes verticales utilisables pour des simulations dynamiques sont identifies et leurs domaines de validite sont precises. Un modele d'echangeur horizontal semi-analytique decline en deux versions adaptees respectivement a des courtes et longues durees de sollicitations thermiques est ensuite developpe. Un dispositif experimental est alors mis au point beneficiant d'une technique novatrice de mesure repartie de temperature du sol par fibre optique. Un essai de validation du modele d'echangeur horizontal est ainsi realise et permet de confirmer la pertinence de ce dernier. Enfin une methode de calcul du coefficient de performance annuel est developpee pour une pompe a chaleur a echangeur horizontal ou vertical. L'application de cette methode a un batiment type dans un climat orleanais permet d'eprouver la methode avec de premiers resultats prometteurs. (auteur)