Cette thèse s’intéresse à la conception et la caractérisation mécanique de matériaux architecturés périodiques, avec un accent porté sur les feuilles minces. Ces solides se caractérisent par leur micro-architecture obtenue en répétant périodiquement des mailles élémentaires, qui confèrent des propriétés macroscopiques exceptionnelles. L’avènement des techniques d’impression 3D offre la possibilité de fabriquer des micro-architectures de formes toujours plus complexes, ouvrant de nouvelles problématiques liée à leur conception. L’étude se place dans le cadre de matériaux à comportements linéaires élastiques et s’appuie sur des méthodes d’homogénéisation asymptotique, et d’optimisation topologique avec des surfaces de niveaux. La première partie porte sur le cycle de conception systématique de feuilles minces architecturées à coefficient de Poisson négatif. Après avoir fixé les propriétés élastiques cibles, la configuration finale de la micro-architecture s’obtient en résolvant le problème inverse par le biais d’un algorithme d'optimisation topologique. Des spécimens de feuilles architecturées sont fabriqués et sollicités mécaniquement en tractions ou cisaillements. Une méthode d’analyse multi-échelles par corrélation d'images numériques permet d’identifier les mécanismes de déformations dans le plan. Ces analyses expérimentales agrémentées par des simulations par éléments finis permettent d’évaluer les effets des non-linéarités géométriques et des imperfections de fabrication sur la réponse structurelle. La deuxième partie concerne l’étude de plaques architecturées, présentant un mécanisme de couplage traction-flexion, qui peut être exploité pour fabriquer des panneaux qui changent de forme. Ces panneaux ont été obtenus dans un premier temps à partir d’un réseau de rubans ondulés paramétré par des b-spline, et plus récemment en utilisant la méthode d'optimisation topologique adaptée aux plaques. Dans les deux cas, les propriétés élastiques sont estimées en utilisant les modèle plaques de Kirchhoff-Love généralisé. Le contrôle simultané du comportement dans le plan, hors plan et du couplage permet de transformer des structures planes en formes de dôme ou de selle sous l'action de chargement dans le plan. Des essais expérimentaux avec un chargement ponctuel a mis en évidence des déplacements hors plan conséquents.