Ce manuscrit présente des résultats expérimentaux d'un gyromètre à atomes froids de 11 cm2 d'aire physique, réalisant l’état de l’art des gyromètres à ondes de matière. L’installation du second axe de mesure dans le plan horizontal permet la mesure de deux composantes de la rotation, de manière séquentielle ou entrelacées. Changer l’orientation de l’expérience par rapport au nord a permis d’effectuer le meilleur test à ce jour de l’effet Sagnac pour des ondes de matière, qui est trouvé en accord avec la valeur attendue au niveau de 20 ppm.Par ailleurs, nous avons proposé et étudié l’intérêt d’ajuster de façon contrôlée le transfert d’impulsion lors des transitions Raman manipulant les paquets d’ondes atomiques dans le cas des interféromètres à boucles multiples. En empêchant la recombinaison des interféromètres parasites, cette étude a donné les conditions permettant de réaliser un gyromètre pur sans aucune sensibilité à l’accélération continue. Enfin, de nouvelles méthodes expérimentales ont permis d’améliorer la réjection du bruit de vibration mais aussi du bruit de rotation permettant un nouveau record de stabilité à 2x10-10 rad.s-1 à 6000 s, et notamment de par l’utilisation d’une séquence utilisant deux interféromètres entrelacés permettant de moyenner plus rapidement les vibrations. Bien que limitée dans notre configuration expérimentale, elle ouvre la possibilité d’atteindre la limite intrinsèque des capteurs inertiels à atomes froids, le bruit de projection quantique.