Les plasma denses et tièdes sont rencontrés dans les contextes de la fusion par confinement inertiel, l'astrophysique et l'interaction laser- matière. La description de cet état de la matière complexe, entre solide et plasma, pose de nombreux problèmes théoriques. La diffusion Thomson X (DTX) a été proposée comme diagnostic pour mesurer les propriétés thermodynamiques de ce type de plasma. Ce travail de thèse présente plusieurs expériences de DTX réalisées sur des plasmas choqués par laser, les moyens expérimentaux mis en œuvre et les résultats obtenus. Les différents modèles de matière utilisés pour décrire les plasmas denses et tièdes et les spectres DTX sont analysés, ainsi que leur influence sur le traitement des données afin de discuter des conditions de validité de la DTX comme diagnostic.