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La thèse porte sur plusieurs aspects de physique des trous noirs et de cosmologie, notamment dans le cadre de la gravitation quantique à boucles. Lorsque les effets quantiques sont pris en compte, les trous noirs peuvent rebondir vers une solution de type trou blanc dont la phénoménologie est étudiée. Les trous noirs, en gravitation quantique à boucles, voient également une section efficace pour le rayonnement de Hawking modifiée. Les modes quasi-normaux sont aussi étudiés : la preuve analytique de l'isospectralité pour les trous noirs de Schwarzschild-de Sitter et Schwarzschild- Anti de Sitter est présentée et la fréquence complexe des modes est calculée dans différents modèles au delà de la relativité générale. La durée de l'inflation et les perturbations scalaires dans le cadre de la cosmologie quantique à boucles sont étudiées en détails. Enfin, de nouveaux aspects liés à la théorie quantique des champs, en utilisant le formalisme polaire, sont passés en revue. Nous présentons l'effet Aharonov-Bohm gravitationnel et la section efficace de diffusion Compton pour un électron en interaction.