Cette thèse porte sur les enjeux de mixité dans l'institution scolaire en illustrant trois problématiques. La première est celle de l'égalité des chances : comment promouvoir la mixité dans l'enseignement supérieur quand l'enseignement secondaire est lui-même ségregé ? À l'aide d'une expérimentation aléatoire, nous évaluons l'impact d'un programme de tutorat visant à promouvoir l'accès aux filières d'excellence du supérieur pour des lycées issus de milieux populaires et montrons que ces dispositifs peuvent se heurter à des difficultés, notamment face aux élèves de niveau moyen, au risque de creuser les inégalités dans les lycées plus défavorisés. La deuxième problématique est celle de l'influence des pairs : des modifications dans l'environnement social des élèves peuvent-elles avoir un effet sur la scolarité des jeunes ? Nous exploitons ici une expérience naturelle qui se produit en France lors de la transition collège-lycée, où nous montrons qu'un petit pourcentage d'élèves est affecté aléatoirement à sa classe de seconde. L'observation des trajectoires scolaires montre que les élèves fragiles qui retrouvent très peu de camarades de troisième dans leur classe de seconde sont plus susceptibles de redoubler et ont une probabilité moindre d'obtenir le baccalauréat. La troisième problématique est celle de la ségrégation : dans quelle mesure les élèves fréquentent-ils des environnements sociaux différents en fonction de leurs caractéristiques personnelles ? Nous effectuons ici une analyse statistique détaillée qui permet de quantifier l'ampleur de la ségrégation sociale et scolaire, entre les établissements scolaires et entre les classes au sein de ceux-ci.