Ce mémoire résume mes activités de recherches menées ces 12 dernières années à l’IRDL puis au Lab-STICC. Dans un premier temps, il présente une synthèse des travaux réalisés au sein de l’IRDL sur la période 2008-2018. Ces travaux couvrent essentiellement deux problématiques : le diagnostic des machines électriques et la surveillance des réseaux électriques (smart-grid). Pour résoudre ces problématiques, l’originalité de nos travaux réside dans l’exploitation systématique de la structure signaux au moyen de techniques de traitement du signal paramétriques. Dans un second temps, ce mémoire présente les activités de recherches initiées au laboratoire Lab-STICC depuis mon intégration en 2018. Ces activités concernent la conception d’algorithmes pour la compensation des imperfections dans les chaines de communications optiques cohérentes. Après avoir listé nos travaux en cours portant sur l’utilisation des approches paramétriques pour la compensation des imperfections linéaires au sens large (imperfections du laser, déséquilibre IQ et dispersion chromatique), ce mémoire insiste sur le potentiel des approches mixtes paramétriques / machine learning pour compenser conjointement les imperfections linéaires et non-linéaires de la chaine de communication.