Ce document decrit l'ensemble des travaux scientifiques effectues entre 1995 et 2004 aux Etats-Unis puis en France. L'ensemble de ces travaux s'articule autour du theme central de l'optique et de l'interferometrie atomique, un domaine de la physique atomique qui a connu deux tournants spectaculaires qui ont ete majeurs pour cette thematique: l'aboutissement des techniques sophistiquees de refroidissement des atomes par laser permettant une "collimation" des faisceaux atomiques et la realisation en 1995 du premier condensat de Bose-Einstein d'alcalins, precurseur du laser a atomes, source coherente a haute luminance. Tous ces travaux ont necessite l'elaboration de nombreux dispositifs experimentaux. Ils ont d'une part abouti a la realisation de trois senseurs inertiels atomiques de haute performance: un gyrometre a jet atomique collimate, un gradiometre a atomes froids, une base inertielle a atomes refroidis par laser. D'autre part, ils ont permis de developper deux sources atomiques coherentes d'un modele nouveau sur lesquelles un grand nombre de resultats sur la nature profonde des condensats de Bose- Einstein ont pu etre obtenus."