Le domaine des transitions de phase ultra-rapides est fondé sur de remarquables développements des sources d’impulsion disponibles, des THz aux rayons X. Actuellement, les techniques pompe-sonde atteignent le régime temporel de la femtoseconde, i.e. une échelle de temps plus courte que celle des déplacements atomiques. Typiquement, un laser de pompe porte un système dans un état électroniquement excité, tandis que l’évolution temporelle de la dynamique structurale est suivie grâce à une impulsion de sonde retardée temporellement. De plus, les sources laser peuvent générer des impulsions intenses, avec un nombre de photons approchant le nombre d’entités potentiellement excitées. De telles impulsions peuvent induire des états hautement excités, impliquant un nombre macroscopique d’atomes ou molécules et portant le système loin de son état d’équilibre. Ces effets précurseurs peuvent être suivis par l’établissement d’un nouvel ordre électronique et structural, et peuvent donc amener à une transition de phase du système excité. Cette approche représente une nouvelle opportunité de modifier les fonctionnalités d’un matériau : agir temporellement sur un état atomique ou moléculaire excité, plutôt qu’effectuer la commutation d’un état d’équilibre à un autre en jouant sur un paramètre de contrôle statique. De plus, les déplacements atomiques peuvent advenir selon un mouvement collectif et cohérent, d’une façon fondamentalement différente de ce qui se passe lors d’une excitation thermique incohérente. L’objectif de cette thèse était d’explorer, à l’aide de la diffraction ultrarapide de rayons X, les aspects de la dynamique couplée entre contrainte et transformation, dans le cadre des transitions de phase induite par impulsion laser dans les matériaux à changement de volume. Ce projet se situe à la croisée du domaine des transitions de phase photo-induites, de la physique des phénomènes photo-acoustiques et non-linéaires, ainsi que de l’étude des effets élastiques dans les matériaux à électrons corrélés. Nous nous attendons à ce que cet effet élastique coopératif photo-induit soit particulièrement efficace dans les matériaux bistables, montrant un changement de volume significatif à la transition. C’est le cas des composés étudiés ici, notamment dans les matériaux à transition de spin, où la coopérativité est gouvernée par le champ élastique à longue portée, émergeant du gonflement des molécules lors du passage d’un état de spin à l’autre. D’autres candidats prometteurs dans le cadre de l’exploration de l’universalité de la coopérativité élastique photo-induite, sont les isolants de Mott, qui présentent une commutation de l’état de résistivité, ainsi que les nano-cristaux d’oxydes de métaux, montrant un régime bistable à température ambiante.