Cette thèse vise à appliquer et combiner des méthodes numériques et optiques pour repousser les limites de la tomographie optique cohérente plein champ (FFOCT) statique et dynamique pour la microscopie et l'imagerie médicale. Des méthodes de post-traitement utilisant la décomposition en valeurs singulières ont permis pour la première fois l'acquisition d'images dynamiques in vivo tandis que l'utilisation des signaux non stationnaires a permis d'obtenir des images avec un meilleur rapport signal sur bruit, soit la possibilité d'imager plus profondément les échantillons. L'application de l'imagerie dynamique est présentée sur des organoïdes rétiniens où nous montrons que notre méthode est capable de fournir de nouvelles perceptions biologiques intéressantes qui ne sont possibles avec aucune autre méthode. Des développements matériel pour compenser les aberrations optiques ont été menés avec succès, ce qui a permis une mise en œuvre peu complexe et peu coûteuse permettant d'acquérir de manière fiable des images de la rétine avec une résolution en limite de diffraction. La compréhension de la manifestation des aberrations optiques en FFOCT validée expérimentalement nous a permis de concevoir et de simuler les performances du système proposé. Enfin, les applications cliniques potentielles du FFOCT dynamique et statique pour l'angiographie de l'œil humain in vivo, la cicatrisation ex vivo, la classification des cellules de la rétine et le dépistage du cancer du sein par des méthodes d'apprentissage automatique ont été démontrées avec succès.