Les nuages stratiformes et cirriformes jouent un rôle fondamental sur les mécanismes d’échanges d’énergie au sein du système climatique. Le cycle de vie de ces nuages résulte d’un complexe entrelacs d’interactions intervenant à différentes échelles spatio-temporelles entre des processus dynamiques, radiatifs et microphysiques. Les modèles atmosphériques ont des difficultés à correctement reproduire les hétérogénéités spatiales et l’évolution temporelle des propriétés de ces nuages, en particulier lorsque la phase glace est présente. Ce manuscrit reprend une partie des résultats et des méthodologies d’analyses des observations in situ et par télédétection active permettant de documenter les propriétés microphysiques, optiques et les processus physiques régissant la formation et l’évolution des cirrus aux moyennes latitudes ainsi que des nuages en phase mixte de l’Arctique. La première partie de ce document traite des expériences que nous avons menées dans une chambre à nuages en atmosphère contrôlée pour étudier les processus microphysiques impliqués dans le cycle de vie des cristaux de glace. L’impact de la structure morphologique des hydrométéores sur leurs propriétés optiques est également abordé par une approche combinant observations et modélisation de la diffusion de la lumière. La deuxième partie s’intéresse à la caractérisation in situ des nuages de glace de la haute troposphère (cirrus et traînées de condensation des avions) lors de campagnes aéroportées dédiées aux moyennes latitudes. Cette partie traite également de l’apport de ces observations pour l’étude des interactions entre les cirrus et le rayonnement. La troisième partie de ce document se focalise sur les nuages en phase mixte particulièrement présents dans les basses couches de l’atmosphère en Arctique. Des observations spatiales par télédétection active (radar/lidar) sont exploitées pour documenter et analyser les distributions géographiques et saisonnières de ces nuages. L’influence des conditions environnementales sur la variabilité verticale des propriétés microphysiques des nuages en phase mixte ainsi que les processus de croissance des hydrométéores sont ensuite étudiés à partir de mesures aéroportées réalisées dans la région du Svalbard. Ces observations sont utilisées pour établir des paramétrisations microphysiques et optiques pour les modèles ainsi que pour évaluer des algorithmes d’inversion satellitaires. Enfin la dernière partie décrit les principales orientations scientifiques que je compte suivre afin d’étudier les processus physiques responsables de la persistance des nuages en phase mixte dans les régions polaires et subpolaires.