Inspirée de l'art du pliage papier Origami, la technique de nano-fabrication par enroulement s'est avérée être une alternative compétitive à la production de microstructures 3D par l'auto-enroulement de nano-membranes précontraintes. Cette technique a enrichi la palette existante de microstructures 3D, en proposant des géométries originales (tubes, spirales) accessibles suivant une large gamme de matériaux. Basée sur la méthode d'ingénierie des contraintes, cette technique permet aussi un contrôle très précis sur la taille et la géométrie des structures 3D obtenues, les rendant ainsi adaptées à un large éventail d'applications. Parmi les architectures 3D réalisables, les microcavités tubulaires obtenues par enroulement ont suscité un grand intérêt pour les applications opto-fluidiques en combinant leur géométrie de microcanaux et les propriétés optiques particulières du tube pour produire des capteurs de fluide très sensibles.La méthode d'ingénierie des contraintes appliquée au pliage de surfaces plus complexes telles que des membranes photoniques nano-structurées forme une nouvelle classe de micro-objets photoniques 3D avec des formes et des propriétés originales. La structuration de taille micrométrique offre des degrés de liberté supplémentaires avec la modification de la dispersion de la membrane plane, conduisant à diverses fonctionnalités optiques dont le guidage, le piégeage ou le ralentissement de la lumière. En particulier, l’association de motifs de cristal photonique avec des géométries enroulées 3D offre de nouvelles stratégies pour la gestion de la lumière. Dans cette thèse, nous proposons la conception et la caractérisation de « cages à photons » basées sur l’enroulement de membranes à cristaux photoniques 2D hautement réfléchissantes. Les parois réfléchissantes permettent de piéger efficacement la lumière dans le noyau creux à faible indice, optimisant l’interaction entre le champ électromagnétique localisé et le milieu environnant, indispensable pour les applications de détection. Les paramètres de la membrane à cristal photonique ont été ajustés pour obtenir un réflecteur efficace (réflectivité R>95%) sur une large gamme spectrale (>100 nm) dans le domaine proche infrarouge. Le modèle de résonateur à cavité cylindrique et des simulations FDTD ont été utilisés pour prédire la réponse optique de la membrane enroulée. Les cavités tubulaires ont ensuite été fabriquées en utilisant la technique d'ingénierie des contraintes. Des mesures optiques en champ proche ont été réalisées pour étudier les modes à l’intérieur de la cavité, révélant la présence de modes de cavité en accord avec les calculs théoriques, et apportant une validation expérimentale au concept de cage à photons.Dans ce travail, nous exploitons également la nanotechnologie par enroulement pour étendre l'analogie entre les structures de la physique du solide et celles de la photonique à la fabrication et caractérisation d'analogues de nanotubes de carbone dans la classe des cristaux photoniques. Des simulations numériques ont été réalisées pour concevoir des structures photoniques de type graphène avec un point de Dirac centré à 1,55 µm. Des calculs numériques d’invariant topologique et de structure de bandes de rubans photoniques avec motif nid d’abeille et un bord en zigzag ont démontré l'existence d'états de bord topologiques. Nous avons calculé la dispersion optique des microtubes photoniques qui concorde avec les prédictions obtenues avec la méthode de repliement de zone. Nous rapportons la fabrication très reproductible de nanotubes photoniques avec motif en nid d'abeille. Des mesures spectrales et résolues en angle préliminaires des structures ont révélé des caractéristiques dispersives de la paroi de la membrane mais aucune signature du microtube pour le moment.