Le suivi d'objets déformable à partir d’informations visuelles à de nombreuses applications dans le domaine de la robotique, de l'animation ou de la simulation. Dans cette thèse, nous proposons de nouvelles approches pour le suivi d'objets rigides et non rigides à l'aide d'une caméra RGB-D. Cette thèse comporte quatre contributions principales. La première contribution est une nouvelle approche de suivi d'objets dans des images RGB-D qui utilise des erreurs basées sur la profondeur et la photométrie pour suivre et localiser des formes complexes en utilisant leur modèle 3D grossier. La seconde contribution porte sur une méthode de suivi d'objets non rigides reposant sur une approche par éléments finis (FEM) pour suivre et caractériser les déformations. La troisième contribution est une approche de suivi de la déformation qui minimise une combinaison d'erreurs géométriques et photométriques tout en utilisant la FEM comme modèle de déformation. Finalement, la quatrième contribution consiste à estimer les propriétés d'élasticité d'un objet analysant ses déformations toujours à l'aide d'une caméra RGB-D. Une fois les paramètres d'élasticité estimés, la même méthodologie peut être réutilisée pour caractériser les forces de contact.