L'accessibilité croissante du rendu 3D en temps réel a fait de la création de contenu 3D un moyen majeur d'expression et de communication. Mais la création de contenu 3D nécessite d'interagir avec des représentations numériques de la forme et de l'apparence qui sont compatibles avec les algorithmes de rendu et d'animation. Les maillages triangulaires, les modèles de matériaux paramétriques et les courbes d'animation sont bien adaptés aux opérations de rendu mais obligent les artistes à exprimer leurs idées en terme de commandes bas niveau qui doivent être apprises et mémorisées.Dans cette thèse, nous explorons l'utilisation de coups de crayon 3D ou courbes 3D comme moyen pour les artistes d'exprimer leurs idées. Inspirés par la façon dont les artistes travaillent avec un pinceau et une toile, nous considérons ce geste de coup de crayon de l'artiste comme la principale commande d'entrée du système de création. Les courbes 3D sont des primitives flexibles qui peuvent être créées dans des interfaces utilisateur 2D ou dans des interfaces de réalité virtuelle (RV), et elles peuvent encoder une forme 3D ou l'apparence finale d'une peinture 3D. La conception d'outils qui considèrent les courbes 3D comme une représentation de la forme ou de l'apparence ouvre un espace vaste et passionnant à explorer.Les designers peuvent utiliser les courbes 3D comme une représentation partielle de la forme 3D. Nous étudions comment convertir un croquis 3D clairsemé en un modèle de surface 3D.Étant donné que les courbes caractéristiques de l'objet sont un élément important de la forme designée et qu'elles sont représentées avec soin dans l'esquisse, nous reconstruisons une surface lisse par morceaux qui préserve ces courbes caractéristiques. En obtenant une surface à partir des courbes 3D, notre algorithme permet le rendu 3D de la forme décrite par l'esquisse.Pour mieux comprendre comment les courbes 3D peuvent représenter non seulement la forme mais aussi l'apparence des objets, nous étudions la pratique de la peinture en RV au sein d'une communauté d'artistes qui travaillent avec un logiciel commercial de peinture en RV. Sur la base de cette étude, nous proposons une conception et une implémentation pour les "calques 3D", une nouvelle primitive d'interaction pour la peinture RV qui considère les courbes 3D comme représentation à la fois de la forme et de l'apparence 3D, tout en découplant l'édition de ces deux éléments. Inspirés par l'utilisation de la composition de calques en peinture numérique 2D, nous proposons un processus non destructif pour modifier l'apparence d'une peinture RV.L'animation dessinée à la main est un moyen expressif de créer une animation avec des coups de crayons. Dans les animations de type "video doodles", les artistes créent un dessin animé qui semble bouger dans le même espace 3D qu'une vidéo filmée. Prendre en compte les effets de perspective et les occlusions tout en dessinant des courbes 2D n'est pas une tâche facile, c'est pourquoi nous utilisons des techniques de vision par ordinateur pour placer les courbes dans l'espace 3D et les rendre en respectant le contexte de la vidéo. Nous concevons une interface utilisateur en 2D qui ressemble aux outils traditionnels d'animation en 2D, afin de permettre aux utilisateurs qui ne sont pas familiers avec les outils 3D de créer de telles animations.Globalement, nous montrons que les courbes 3D sont une représentation puissante pour la création de contenu 3D en proposant trois systèmes qui exploitent les courbes 3D ou les dessins 3D en tant que primitives d'interaction pour des applications créatives allant de la création de forme à celle d'apparence et d'animation. Nous abordons la conception de ces systèmes sous deux angles complémentaires ; nous développons de nouveaux algorithmes pour interpréter les dessins et les commandes de bas niveau de l'utilisateur, et nous concevons des interactions qui permettent aux utilisateurs d'exprimer leurs intentions haut niveau.