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Les binaires X sont le lieu où s'épanouissent les phénomènes les plus extrêmes de l'univers, aux limites des connaissances actuelles en physique des plasmas, de la gravitation ou des phénomènes turbulents. Ces objets, composés d'une étoile "normale" et d'un objet compact en orbite l'un autour de l'autre, sont ainsi des laboratoires irremplaçables pour étudier les lois de la physique dans des conditions extrêmes. Dans cet ouvrage, j'adopte une approche à la fois observationnelle et théorique pour tenter d'en percer les secrets. D'une part, j'étudie le comportement fin de plusieurs systèmes à l'aide d'observations X et radio, sur plusieurs années. D'autre part, je développe un modèle de simulations numériques 2D du disque d'accrétion présent dans ces systèmes, à l'aide duquel je tente de trouver une origine précise à la variabilité temporelle des binaires X observée au niveau de la seconde. Cette seconde approche permet d'appréhender l'évolution de zones situées au plus près du trou noir, trop petites ou trop variables pour être directement accessibles aux observations actuelles.