Cette thèse avait pour objectif de caractériser finement la structure alvéolaire de mousses solides alimentaires de type produits de panification et produits issus de la cuisson extrusion, dans le but d'une part de comprendre les mécanismes d'établissement de cette structure et d'autre part de déterminer les caractéristiques structurales qui influencent les propriétés mécaniques. La tomographie aux rayons X a permis d'obtenir des informations quantitatives inédites pour ce type de matériaux, notamment en terme de distributions en taille des alvéoles et des parois. De plus, de nouvelles possibilités de résolution temporelle ont permis de suivre in situ et in extenso les processus de fermentation et de cuisson des pâtes à pain. Les différents stades de développement de la structure ont été analysés : l'essentiel du développement de la structure a lieu durant la fermentation à travers la succession de trois régimes de croissance libre des bulles, de coexistence entre croissance et coalescence et enfin de coalescence prédominante. Les temps caractéristiques délimitant ces trois régimes ont été déterminés en fonction des différentes compositions étudiées. Par ailleurs, des calculs Eléments Finis appliqués directement sur des structures réelles (images 3D) ou sur des structures numériques virtuelles ont permis d'établir des relations microstructures/propriétés qui enrichissent les lois d'échelle classiques et qui corrèlent le niveau de rigidité (de moelleux) non seulement à la densité de ces structures alvéolaires mais également à leurs distributions en taille des cellules.