Les interfaces visuelles interactives exploitent les capacités visuelles et cognitives de l'humain, afin de lui permettre de manipuler et de comprendre de grandes quantités de données abstraites. La conception et l'évaluation de ces interfaces restent cependant des processus complexes, car ils portent sur toute la chaine de traitement de l'information, des données bru tes, jusqu'au rendu sous forme d'image. Les interfaces actuelles sont également peu flexibles et adaptables à une nouvelle donnée, tâche ou technique d'exploration, car elles nécessitent alors une nouvelle itération de développement logiciel et redéploiement chez l'utilisateur. Dans cette thèse nous nous sommes intéressés à l'amélioration de ce processus de conception, en proposant une approche orientée services permettant de limiter tout redéploiement et de faciliter le partage et la collaboration autour de représentations visuelles. Notre démarche a tout d'abord été d'étudier les espaces de design de la visualisation d'information, de l'interaction visuelle et de l'exploration visuelle de données de manière étendue. Nous avons ensuite proposé une architecture de conception composée d'un profil applicatif, d'un graphe de scène et de services web de visualisation. La réalisation de quatre applications interactives a permis de montrer la mise en œuvre opérationnelle de cette architecture, dans des contextes aussi différents en termes de données et de tâches à réaliser que sont l'exploration de bases de données de films, d'images, de réseaux sociaux et de collection de textes littéraires.