Dans ce mémoire j'expose mes recherches et résultats sur certains mécanismes qui régissent l’évolution stellaire, en particulier la rotation, la pulsation et l’activité stellaire. Pour cela j'ai développé un outil de modélisation dédié à l'Interférométrie Optique à Longue Base (OLBI) combinée à la haute résolution spectrale. Ce modèle m’a permis d’étudier la morphologie et l’assombrissement gravitationnel des étoiles tournant proche de leur vitesse critique. J’ai pu ainsi préparer, analyser et interpréter des observations en interférométrie IR sur VLTI-VINCI. Un résultat marquant et unique est la mesure directe de l’aplatissement de l’étoile Be Achernar montrant un rayon équatorial ~50% fois plus grand que le rayon polaire, en première approximation. Cet aplatissement se situant sans équivoque au niveau de la photosphère, j’ai pu conclure que l’approximation de Roche ne permet pas d’expliquer nos observations. La rotation différentielle est l’hypothèse alternative proposée, avec des multiples conséquences entre autres sur le transport et sur la perte du moment angulaire et de la masse. Ce travail a motivé une étude théorique de la rotation différentielle par la spectro-interférométrie, sur VLTI-AMBER notamment, où je démontre que la transformée de Fourier des profils de photocentre permet de déterminer le taux de rotation différentielle et l’orientation 3D de l’axe de rotation stellaire. Pour terminer, je présente quelques études prospectives sur la mesure, par OLBI, de diverses formes d'inhomogénéités de surface à partir de la phase des visibilités complexes ou de l'imagerie directe par des réseaux de télescopes, en passant par l'imagerie Doppler interférométrique.