La réalité virtuelle (RV) est un outil prometteur pour la rééducation, car elle permet d'immerger les patients dans des environnements ludiques, contrôlés et sécurisés qui favorisent la motivation, et permet la rééducation à domicile. La rééducation en VR implique notamment des scénarios de marche. Cependant, ces simulations, en raison des limites des techniques actuelles pour la locomotion et les retours sensoriels, diffèrent souvent de la marche réelle. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse est d'explorer de nouvelles techniques de rendu sensoriel pour améliorer la simulation de la marche en RV, et, à long terme, la rééducation à la marche basée sur la RV. Notre approche consiste à explorer plusieurs dimensions de la marche, à concevoir un ou plusieurs retours sensoriels que nous implémentons dans une simulation de marche, et à évaluer les effets de ces techniques sur l'expérience utilisateur. Dans cette thèse, nous explorons trois dimensions de la marche, et, pour chacune, un ensemble de modalités sensorielles: (1) le mouvement des membres inférieurs avec un retour proprioceptif, (2) les mouvements de la tête et des yeux avec un retour visuel, et (3) les variations de l'activité physiologique avec des retours multisensoriels. Enfin, nous appliquons ce troisième point à un contexte clinique.