Le travail développé dans cette thèse est une contribution à l'étude du transfert de chaleur entre deux corps solides en contact frottant sec. Le problème du transfert de chaleur à travers les interfaces représente une partie essentielle de la modélisation thermique de nombreux mécanismes et procédés industriels. Les niveaux de température peuvent atteindre des valeurs susceptibles d’occasionner des dommages dans les systèmes soumis au frottement. Par conséquent, il est nécessaire de caractériser l’interface d’un frottement avant la conception de tels systèmes. Dans notre étude, nous nous sommes intéressés à l’aspect macroscopique des contacts frottants secs. Le modèle retenu comprend une équation de couplage et trois paramètres de contacts : (i) le flux généré par frottement, (ii) le coefficient de partage intrinsèque du flux généré, (iii) la résistance de contact. La caractérisation d’une interface à travers le modèle adopté, signifie l’identification de ces paramètres de contact par le biais de méthodes inverses. L’originalité de ce travail consiste à estimer simultanément l’évolution dynamique des paramètres de contact. Différentes techniques d’estimations en inversion de mesures ont été testées. Après une étude de sensibilité et de corrélation approfondie, la méthode adoptée est la paramétrisation avec décalage temporel. Cette méthode permet de minimiser les corrélations entre les paramètres et affiche un bon résultat d’estimation. Cette technique est utilisée dans le but de caractériser ces paramètres de contact expérimentalement sur un banc d’essai dédié. Dans la perspective d’intégrer une interaction thermique-mécanique à l’étude du contact frottant sec dans de futures recherches, une approche novatrice du couplage thermique et mécanique à travers une configuration 1D transitoire est présentée. Grâce à une méthode analytique, la déformation à une position donnée est calculée par le produit de convolution entre une fonction de transfert et la température à une autre position. Ainsi, cette relation, nous a permis de développer une méthode de caractérisation thermomécanique des matériaux par inversion de mesure. En plus de l’identification de la diffusivité thermique et du coefficient de dilatation thermique, une procédure d’identification de la température par "déconvolution" a été réalisée. Le système étant fortement instable, des techniques de régularisation par la méthode de Tikhonov et de troncature de spectre sont utilisées. Un dispositif expérimental a été réalisé et instrumenté à cette fin. Les résultats obtenus expérimentalement sont en accord avec la bibliographie et donnent de bon résidus.