La présente thèse porte sur l'application des matrices aléatoires au traitement statistique du signal, et plus particulièrement au traitement d'antennes et la localisation de sources dans les grands réseaux de capteurs. Dans ce contexte, on considère un réseau de M capteurs, et K sources émettant sur ce réseau. On suppose qu'on collecte N observations du signal reçu sur le réseau d'antennes. Dans ce travail, nous considérons le cas où M,N sont grands et du même ordre de grandeur, situation dans laquelle les estimateurs traditionnels des angles d'arrivées des sources sont peu performants. Dans ce contexte, nous proposons un estimateur consistant de ces angles d'arrivées, dans le régime asymptotique où M,N tendent vers l'infini au même rythme. Pour ce faire, un certain nombre de résultats théoriques concernant les valeurs singulières et vecteurs singuliers de grandes matrices aléatoires gaussiennes complexe non centrées sont développés.