Cette thèse propose une étude approfondie de la chimiluminescence du radical OH* dans les flammes d’hydrogène prémélangées laminaires, en couvrant une large gamme de rapports d’équivalence, de pressions et de températures. L’objectif est d’évaluer son utilisation comme marqueur de flamme. Des études expérimentales sont d’abord menées à l’aide de flammes à expansion sphérique. Les intensités de OH* sont caractérisées à travers le front de flamme et la zone des gaz brulés, révélant une émission significative dans les gaz brulés attribuable à l’excitation thermique. Les observations expérimentales sont comparées à des simulations numériques 1D, apportant de nouvelles perspectives sur la chimie des flammes d’hydrogène et soutenant l’affinement ainsi que le développement de mécanismes cinétiques détaillés. L’investigation s’étend ensuite aux flammes de brûleur Bunsen, permettant une analyse approfondie de la dynamique globale de la flamme et une caractérisation détaillée de la zone de réaction sous différentes configurations. De plus, on utilise une modélisation spectrale pour extraire les températures de rotation et les fractions molaires d’OH, ce qui fournit des informations quantitatives sur la structure de la flamme et sur son état chimique.