Les travaux qui sont regroupés dans ce mémoire s’inscrivent dans le cadre général de l’étude des propriétés mécaniques des polymères semi-cristallins. Au cours des dix dernières années, nous avons étudié le développement de la plasticité au sein d’un polyéthylène haute densité soumis à un étirement en traction. En mettant en œuvre un grand nombre de techniques d’analyses, souvent in situ et sur synchrotron, nous avons pu étudier les mécanismes de déformation du matériau sur une très large gamme d’échelles spatiales. Les phénomènes intervenant aux échelles nanométriques ont été analysés grâce à des expériences de diffraction des rayons X aux petits et aux grands angles. Le développement des instabilités plastiques (striction), observable au niveau macroscopique, a été étudié grâce à des mesures de champs cinématiques et thermiques. A l’échelle mésoscopique (micrométrique), en complément de la µtomographie X, nous avons eu recours à une technique originale de diffusion de la lumière polarisée. Finalement, en développant des procédures originales destinées à extraire de nos expériences des données quantitatives permettant de décrire la physique de la déformation aux différentes échelles, nous nous sommes attachés à dégager une vision synthétique de l’ensemble de nos résultats. Nous présentons aussi brièvement en annexe nos recherches relatives à la mécanique des composites à renforts fibreux et à matrice polymère.