Les radicaux hydroxyles (OH) et l’acide nitreux (HONO) sont des espèces réactives à courte durée de vie et ils jouent un rôle clé dans la chimie atmosphérique. La surveillance en temps réel de leurs concentrations est cruciale pour étudier la capacité d'oxydation atmosphérique. La spectroscopie d'absorption est un outil efficace pour l'analyse qualitative et quantitative des espèces gazeux à l'état de trace. Selon la loi de Beer-Lambert, l'augmentation de la longueur du chemin optique à travers l'échantillon via une cellule multi-passage ou une cavité optique est l'un des moyens plus efficaces d'améliorer la sensibilité de détection. Quant à l'incertitude de mesure, elle dépend fortement de la précision des paramètres de raie spectrale (telles que la position, l'intensité de la raie ou la section efficace) utilisée pour la quantification. Les travaux de ma thèse portent sur le développement et l'application d'instruments optiques pour la mesure précise des radicaux OH en laboratoire et pour l'étude spectroscopique des raies spectrales de HONO. (1) Un spectromètre compact, basé sur la spectroscopie en cavité résonante hors d'axe (OA-ICOS) fonctionnant à 2,8 µm, a été développé pour la mesure de la concentration des radicaux OH. L'approche OA-ICOS consiste à mesurer l'intensité lumineuse intégrée dans le temps à la sortie d'une cavité optique lorsque le faisceau laser est injecté hors axe. Ce système est simple à aligner et il ne nécessite pas de dispositifs électroniques à haute vitesse pour verrouiller en temps réel la fréquence du laser aux modes de la cavité pendant le balayage de fréquence laser (c'est le cas pour le dispositif Cavity Ring-Down Spectroscopy - CRDS). La performance du spectromètre OA-ICOS a été évaluée en mesurant les radicaux OH générés par la décharge micro-onde de vapeur d'eau à basse pression. Modulation de longueur d'onde a été ensuite appliquée afin d'améliorer davantage la sensibilité de détection, ce qui nous a permis d'obtenir un facteur d'amélioration de 3,4 et une limite de détection de 2.5×10¹⁰ molecules.cm⁻³ pour un temps d'intégration de 20s. (2) Dans l'étape suivante, la spectroscopie de rotation de Faraday (FRS), qui est une méthode de mesure hautement sélective basé sur l'effet magnéro-optique pour les espèces paramagnétiques (telle que OH), a été couplée à la configuration OA-ICOS pour établir un instrument de rotation de Faraday amélioré par cavité (CE-FRS) pour la mesure sans interférence des radicaux OH. En appliquant un champ magnétique externe le long de l'axe de la cavité et en effectuant une détection différentielle pour les deux polarisations de la lumière s'échappant de la cavité, une limite de détection de 10¹⁰ OH.cm⁻³ a été obtenue pour une durée moyenne de 20 s. Cet instrument développé a été utilisé ensuite pour l'étude cinétique chimique en mesurant la constante de vitesse de réaction de OH et CH₄ avec une échelle de temps de millisecondes afin de valider la performance de l'instrument. (3) Un spectromètre à absorption directe, utilisant un laser à cascade quantique (QCL) couplé à une cellule multi-passage, et un logiciel d'interface dédié ont été développés et utilisés pour déterminer des paramètres spectraux d'environ 60 nouvelles raies de la bande v₂ (étirement N = O) de cis-HONO dans la gamme de 1659,2 - 1662,2 cm⁻¹ (R-branche). Les fréquences des raies d'absorption ont été mesurées en temps réel lors du balayage de fréquence laser à l'aide d'un lambdamètre. Les spectres de cis-HONO ont été également simulés à l'aide du code PGOPHER pour identifier et valider les résultats expérimentaux obtenus.