L'objectif initial de cette thèse était de développer une nouvelle méthode tomographique capable de restituer le champ spatio-temporel de vapeur d'eau troposphérique uniquement en fonction des observations d'une seule station GPS. Cette méthode est particulièrement adaptée aux îles polynésiennes où l'implantation d'un réseau dense de stations GPS est quasiment impossible.Ce constat a motivé une étude préalable cherchant à caractériser les fluctuations de la vapeur d'eau au-dessus de Tahiti et leurs relations avec les précipitations à différentes échelles temporelles (de l'échelle horaire à l'échelle saisonnière). Il a également motivé une seconde étude cherchant à caractériser la structure verticale de la vapeur d'eau à partir des radiosondages des dix dernières années effectués par Météo-France deux fois par jour afin de fournir un modèle simple pouvant s'adapter à tous types de structure atmosphérique. Un indice caractérisant la stabilité de l'atmosphère a été déduit de ce modèle.La seconde partie de la thèse présente la méthode tomographique que j'ai développée. Pour reconstruire la répartition verticale de la vapeur d'eau, cette méthode s'appuie sur le modèle de structure verticale présenté ci-dessus. Pour reconstruire la répartition horizontale, nous utilisons une décomposition en polynômes de Zernike. Enfin, nous utilisons une décomposition spectrale pour modéliser les variations temporelles. Avec cette méthode, la densité de vapeur d'eau varie à différentes échelles prédéfinies spatiales et temporelles. Les variations associées aux différentes échelles sont alors ajustées (au sens des moindres carrés) afin de reconstruire au mieux les observations GPS.