Dans cette thèse, nous avons analysé le rôle des processus de diffusion multiple en spectroscopie exafs. Elle comporte un développement méthodologique pour le calcul de spectres et une série d'applications à des systèmes d'intérêt expérimental. Un logiciel (MSXAS) a été écrit qui contient des routines générales pour calculer les termes de diffusion multiple d'ordre quelconque. Ces résultats sont basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) qui est présentée en détail dans un des chapitres. Cette méthodologie a été appliquée sur deux systèmes modèles: les porphyrines de fer et les oxydes de titane (rutile et anatase). La nécessité de prendre en compte les effets de diffusion multiple est montrée clairement. Enfin, les spectres exafs de quelques composés dinitrosyles de fer ont été analysés. Cette étude est complétée par des calculs ab initio et DFT de structures électroniques et géométriques. La principale conclusion de ce travail est que les effets de diffusion multiple peuvent être importants y compris dans le cas de systèmes non linéaires. En principe, les angles de liaison peuvent être obtenus en utilisant notre méthodologie mais des recherches supplémentaires sont nécessaires pour tenir compte du désordre moléculaire.