La vélocimétrie par marquage moléculaire (MTV) est une technique de mesure optique non intrusive, qui a été largement utilisée pour la visualisation des écoulements de gaz et de liquide. La mesure de vitesse est réalisée en enregistrant l'évolution temporelle de l'émission photoluminescente de molécules traceurs, telles que la vapeur d'acétone dans le cas des gaz, portées par l’écoulement. Dans ce travail, la MTV a été utilisée pour mesurer les champs de vitesses des écoulements de gaz raréfié dans un canal de dimensions millimétriques. Cependant, il est nécessaire de coupler les mesures de déplacement moléculaire à une méthode de reconstruction basée sur l'équation d'advection-diffusion pour extraire correctement les profils de vitesse de l'écoulement. Afin de mettre en œuvre avec succès cette méthode, une estimation correcte du coefficient de diffusion des molécules traceurs est nécessaire. Néanmoins, à l'heure actuelle, il n'y a pas d'accord définitif dans la littérature en ce qui concerne la valeur du diamètre cinétique de l'acétone, ce qui compromet également l'estimation du coefficient de diffusion. Dans cette thèse, le coefficient de diffusion a été mesuré via l'enregistrement de l'évolution temporelle de l'élargissement de la ligne de traceur activée par un faisceau laser UV. Ce travail offre également une estimation expérimentale indirecte du diamètre cinétique de l'acétone. Cette mesure nous a permis d'améliorer les mesures de vélocimétrie obtenues par MTV dans un nouveau canal transparent adapté à des conditions de basse pression.