L'efficacité des services de compression vidéo est de nos jours un enjeu essentiel, et est appelé à le devenir d'autant plus dans le futur, comme l'indique la croissance constante du trafic vidéo et la production de nouveaux formats tels que la vidéo à haute résolution, à gamme de couleur ou dynamique étendues, ou encore à fréquence d'images augmentée. Le standard MPEG HEVC est aujourd'hui un des schémas de compression les plus efficaces, toutefois, il devient nécessaire de proposer de nouvelles méthodes originales pour faire face aux nouveaux besoins de compression. En effet, les principes de bases des codecs modernes ont été conçu il y a plus de 30 ans : la réduction des redondances spatiales et temporelles du signal en utilisant des outils de prédiction, l'utilisation d'une transformée afin de diminuer d'avantage les corrélations du signal, une quantification afin de réduire l'information non perceptible, et enfin un codage entropique pour prendre en compte les redondances statistiques du signal. Dans cette thèse, nous explorons de nouvelles méthodes ayant pour but d'exploiter d'avantage les redondances du signal vidéo, notamment à travers des techniques multi-patchs. Dans un premier temps, nous présentons des méthodes multi-patchs basées LLE pour améliorer la prédiction Inter, qui sont ensuite combinées pour la prédiction Intra et Inter. Nous montrons leur efficacité comparé à H.264. La seconde contribution de cette thèse est un schéma d'amélioration en dehors de la boucle de codage, basé sur des méthodes de débruitage avec épitome. Des épitomes de bonne qualité sont transmis au décodeur en plus de la vidéo encodée, et nous pouvons alors utiliser coté décodeur des méthodes de débruitage multi-patchs qui s'appuient sur les patchs de bonne qualité contenu dans les épitomes, afin d'améliorer la qualité de la vidéo décodée. Nous montrons que le schéma est efficace en comparaison de SHVC. Enfin, nous proposons un autre schéma d'amélioration en dehors de la boucle de codage, qui s'appuie sur un partitionnement des patchs symétrique à l'encodeur et au décodeur. Coté encodeur, on peut alors apprendre des projections linéaires pour chaque partition entre les patchs codés/décodés et les patchs sources. Les projections linéaires sont alors envoyés au décodeur et appliquées aux patchs décodés afin d'en améliorer la qualité. Le schéma proposé est efficace comparé à HEVC, et prometteur pour des schémas scalables comme SHVC.