Le modèle généralement admis de formation hiérarchique des structures de l'univers prédit que les surdensités locales à petite échelle s'effondrent en premier puis fusionnent pour former des systèmes de plus en plus larges. Dans ce contexte, les amas de galaxies sont les structures les plus massives à avoir atteint l'équilibre et, à ce titre, fournissent de fortes contraintes cosmologiques, indépendantes et quasi-orthogonales à celles déduites du fond diffus cosmologique et des supernovae. La détection de ces systèmes via l'émission X du gaz intra-amas permet d'assembler de larges échantillons faiblement contaminés et constitue à ce jour la méthode de sélection la plus robuste. Le relevé XMM-LSS entend cartographier 64 deg2 du ciel avec XMM-Newton, le satellite X le plus sensible jamais construit, afin de constituer un échantillon sans précédent de plusieurs centaines d'amas jusqu'à z=1 et plusieurs dizaines de milliers de noyaux actifs de galaxies (AGN). Cette thèse présente un ensemble de méthodes développées afin de sélectionner les sources étendues et les AGNs dans les données XMM, ainsi que des outils d'analyse détaillée pour les amas détectés. Les résultats obtenus avec les 5 premiers degrés carrés du relevé sont ensuite retracés: d'abord les propriétés de l'échantillon d'AGNs et l'analyse de leur corrélation angulaire; puis, les implications de l'échantillon d'amas X pour l'évolution de la relation température - luminosité X du milieu intra-amas; et enfin sa modélisation cosmologique dans le cadre du modèle hiérarchique. Quelques comparaisons multi longueurs d'onde ainsi que les perspectives pour un relevé plus étendu sont également considérées.