Une grande partie de nos connaissances actuelles de l'Univers a été acquise en étudiant le rayonnement électromagnétique qui arrive sur Terre produit par des objets astronomiques. L'étude de ces émissions est traditionnellement basée sur l'analyse de seulement trois propriétés de ces photons: leur énergie, la direction d'où ils viennent, et le temps de détection. Les résultats obtenus sont utilisés pour élaborer des modéles qui permettent d'expliquer l'origine de la radiation observée en terme de sources astronomiques connues ou inconnues. Bien qu'une grande quantité d'information puisse être obtenue à partir de ces trois propriétés des photons, on arrive souvent à une situation dans laquelle deux ou plusieurs modéles théoriques très différents peuvent expliquer les mêmes observations avec succès. Des mesures de polarisation permettraient de distinguer entre différents modèles théoriques, car elles fournissent deux caracteristiques supplémentaires: le degré de polarisation et la direction de polarisation des photons observés. Dans la région du spectre électromagnétique à basse énergie, des observations de polarisation sont systématiquement effectuées. Par contre, pour des photons X et gamma, les données de polarisation restent jusqu'à présent très rares. Cette disparité est due principalement à de grandes difficultés expérimentales dans la construction de polarimètres pour photons de haute énergie, et dans leur utilisation dans l'espace. Néanmoins, l'étude de la polarisation peut fournir des informations essentielles sur le mécanisme d'émission des rayons X dans l'univers, la géométrie, la taille, et l'uniformité de ces sources, et même sur la structure du champ magnétique impliqué. Cette thèse présente une étude de polarimétrie de photons de haute énergie du point de vue de l'observation et du point de vue instrumental.