Faits:
A. Par jugement du 1er juin 2012, la Cour d'appel pénale du Tribunal cantonal vaudois a partiellement admis les appels formés par X._ et A._ contre un jugement du 1er décembre 2011 du Tribunal correctionnel de l'arrondissement de la Côte. Elle a considéré que X._ s'était rendu coupable de lésions corporelles graves par négligence, l'a libéré de l'accusation de mise en danger de la vie d'autrui et l'a condamné à une peine pécuniaire de 90 jours-amende, à 50 francs le jour, et a suspendu l'exécution de la peine pour une durée de deux ans.
Aux termes de ce même jugement, la cour cantonale a reconnu A._ coupable de violence ou menace contre les autorités et les fonctionnaires, à l'encontre du policier X._, contravention à la loi fédérale du 3 octobre 1951 sur les stupéfiants et les substances psychotropes (loi sur les stupéfiants, LStup; RS 812.121), conduite en état d'incapacité et infraction à l'ordonnance fédérale sur les règles de la circulation routière.
B. Ce jugement se fonde sur les principaux éléments de fait suivants.
B.a Le 10 décembre 2008, vers 15h20, à Gland, A._, encore sous l'influence du cannabis consommé la veille au soir, a décidé de remorquer avec sa voiture celle de son ami B._ jusqu'à une station service située à quelque 900 mètres. Le policier X._ était quant à lui au volant d'une voiture de police banalisée, cherchant un endroit où installer un appareil radar.
B.b Dans un giratoire, X._, qui n'avait pas vu que le véhicule conduit par A._ tractait une voiture, a laissé passer la première et a été surpris que la seconde lui coupe la route. Il a freiné, donné un coup de klaxon et levé les bras au ciel. B._ a répondu par un geste perçu par X._ comme un doigt d'honneur. Celui-ci a alors décidé de procéder à l'interpellation de ce conducteur. Il s'est porté à la hauteur de B._, qui lui a adressé un nouveau doigt d'honneur. X._ s'est aperçu à ce moment que le second véhicule était tracté et il s'est rangé derrière lui.
B.c Arrivés à la station-service, les trois véhicules se sont arrêtés le long d'un bâtiment. X._ est sorti précipitamment de sa voiture afin de faire constater aux deux automobilistes la non-conformité du câble de remorquage et pour leur faire la leçon. Il a d'abord croisé B._, à qui il a demandé ses papiers, et a poursuivi son chemin en direction de A._.
Celui-ci a agressé verbalement X._, a proféré des menaces de mort à son encontre et l'a poussé à l'épaule gauche, à l'endroit où se trouvait son badge de police. X._ a repoussé le jeune homme avec son bras gauche et mis sa main droite sur la crosse de son pistolet. A._ lui a alors asséné une série de coups de poing à la tête. X._ l'a repoussé aux épaules, a reculé de deux pas et a sorti son pistolet, l'index tendu sur le canon de l'arme, pour le diriger vers les jambes de son agresseur, en lui intimant l'ordre de se calmer. Au vu de l'état d'excitation de son adversaire, qui fustigeait son comportement, il a rengainé son arme pour tenter de calmer la situation. Ce geste a été immédiatement suivi par une nouvelle série de coups de poing de A._, au cours de laquelle les lunettes de X._ se sont brisées. X._ a répondu en faisant usage de son spray au poivre.
B.d Incommodé, les yeux le brûlant, A._ est parti en courant vers le fond de la cour, heurtant les rétroviseurs de plusieurs véhicules stationnés. X._ l'a rattrapé et l'a saisi aux épaules dans l'intention de le mettre à terre pour l'immobiliser et lui passer les menottes. A._ lui a toutefois derechef asséné plusieurs coups de poing, puis a ramassé une demi-palette qui se trouvait au sol, s'est relevé et a frappé le policier à la tête avec cet objet, coup que celui-ci a partiellement paré avec la main gauche. Ayant peur, X._ a reculé de deux pas, soit une distance d'environ un mètre, a sorti son pistolet et l'a pointé vers le sol, devant lui, dans l'intervalle le séparant de A._, le doigt sur la détente, dans l'intention d'effectuer un tir de semonce et a crié "stop". Simultanément, A._ est revenu à la charge et au moment où ils étaient en contact, un coup de feu est parti. Le projectile a heurté l'angle inférieur gauche de la boucle métallique de la ceinture de A._, qui s'est brisé. Deux fragments de balle se sont logés, selon une trajectoire oblique de l'intérieur vers l'extérieur, dans la région inguinale du jeune homme à, respectivement, 12 et 5,5 centimètres de profondeur.
B.e Il ressort de l'examen clinique effectué le 24 décembre 2008 que A._ présentait, en sus des plaies dues à la balle, trois dermabrasions superficielles en voie de cicatrisation au niveau du rebord orbitaire supérieur droit et de l'arête nasale.
X._ a quant à lui présenté, lors de l'examen clinique du 12 décembre 2008, des dermabrasions et des ecchymoses au niveau du cuir chevelu, du visage, des membres supérieurs et du thorax.
C. X._ forme un recours en matière pénale au Tribunal fédéral contre le jugement du 1er juin 2012. Il conclut à ce qu'il soit libéré de toute infraction.
Invités à se déterminer sur le recours, le Ministère public et A._ ont conclu à son rejet. Ce dernier sollicite en outre l'assistance judiciaire. La cour cantonale s'est référée aux considérants de sa décision.
Considérant en droit:
1. Le recourant invoque une violation de l'art. 15 CP. Il soutient qu'il a intentionnellement tiré un coup de semonce afin d'arrêter son agresseur. Par ce coup, il entendait stopper celui-ci et donc se défendre face aux coups qu'il avait reçus et qu'il allait encore recevoir s'il ne faisait rien. On ne comprenait pas pourquoi il aurait tiré si ce n'était pour arrêter son agresseur, étant rappelé qu'il avait déjà essayé de le neutraliser au moyen de son spray au poivre et en tentant de lui passer les menottes.
Le Ministère public et l'intimé considèrent pour leur part, en substance, que le recours à une arme constituait un moyen de défense disproportionné.
1.1 La cour cantonale a considéré que le recourant reconnaissait lui-même que l'intimé avait été blessé parce qu'il s'était jeté sur lui au moment où il avait effectué le tir de semonce. Il s'en suivait que ce dernier avait été blessé accidentellement. Le recourant n'avait donc pas voulu utiliser son arme pour se défendre, mais pour tirer un coup de semonce, qui avait raté. Il n'avait pas causé les lésions corporelles en état de légitime défense.
1.2 Selon l'art. 15 CP, quiconque, de manière contraire au droit, est attaqué ou menacé d'une attaque imminente a le droit de repousser l'attaque par des moyens proportionnés aux circonstances; le même droit appartient aux tiers.
1.2.1 La légitime défense suppose une attaque, c'est-à-dire un comportement visant à porter atteinte à un bien juridiquement protégé, ou la menace d'une attaque, soit le risque que l'atteinte se réalise. Il doit s'agir d'une attaque actuelle ou à tout le moins imminente, ce qui implique que l'atteinte soit effective ou qu'elle menace de se produire incessamment (ATF 106 IV 12 consid. 2a p. 14; 104 IV 232 consid. c p. 236 s.; arrêt 6B_632/2011 du 19 mars 2012 consid. 2.1). Un policier peut invoquer, comme tout autre citoyen, le droit à la légitime défense (ATF 121 IV 207 consid. 2a p. 212).
D'un point de vue subjectif, la légitime défense implique que l'auteur agisse dans le but de se défendre contre une attaque (Kurt Seelmann, Strafrecht Algemeiner Teil, 5ème éd., 2012, p. 79; Günter Stratenwerth, Schweizerisches Strafrecht, Allgemeiner Teil I, 4ème éd., 2011, § 10, n. 83 et les références citées). Ainsi, celui qui blesse quelqu'un avec un couteau qui n'était pas dirigé volontairement contre cette personne dans un but de défense, mais qui la blesse accidentellement parce qu'elle s'est jetée contre cette arme, ne peut invoquer la légitime défense (ATF 104 IV 1 condid. b p. 2). Il n'est cependant pas nécessaire que celui qui se défend soit conscient du résultat de ses actes de défense et le veuille. Souvent, la personne se défend en le sachant et en le voulant, mais sans avoir la volonté de porter atteinte au bien juridique d'autrui. Il serait choquant, et absurde, de ne pas la mettre au bénéfice de la légitime défense lorsqu'elle a blessé ou tué son attaquant, alors qu'elle devrait être libérée si elle avait voulu que le même geste de défense cause une blessure ou la mort. La légitime défense n'est ainsi pas limitée aux infractions intentionnelles, mais elle doit également être admise en cas d'infraction par négligence (ATF 104 IV 1 consid. a. p. 1 s.; 79 IV 148 consid. 1 p. 151).
Le Tribunal fédéral a admis la légitime défense de celui qui avait tiré un premier coup d'avertissement avec un pistolet contre le sol, un deuxième, de nouveau au sol, après avoir été saisi à la gorge par son agresseur, puis un troisième, tiré involontairement, alors qu'il avait roulé au sol avec ce dernier, qui a été atteint mortellement (ATF 79 IV 148).
1.2.2 En l'espèce, l'intimé a donné plusieurs coups de poing au recourant, l'a frappé à la tête avec une demi-palette et revenait à la charge. Le recourant faisait ainsi l'objet d'une attaque actuelle.
L'intimé a été blessé accidentellement par le coup de feu tiré par le recourant. La cour cantonale en a déduit que ce dernier n'avait dès lors pas agi en état de légitime défense. Cette circonstance n'est cependant pas pertinente. Il convient en effet de distinguer la volonté de blesser et la volonté de se défendre.
Si le recourant n'a pas cherché à blesser l'intimé, il a eu en revanche la volonté de faire feu puisque la cour cantonale a constaté que le coup de pistolet n'avait pas été tiré accidentellement. La présente cause se distingue ainsi du cas précité de celui qui tient un couteau à la main, sans aucune volonté de défense, sur lequel un tiers vient se jeter. On ne voit pas, sur la base des faits constatés (art. 105 al. 1 LTF), quel autre but aurait pu avoir le coup tiré par le recourant, accompagné du cri "stop", si ce n'est celui de tenter de dissuader l'intimé de le frapper à nouveau, et donc de se défendre, après que celui-ci lui eut donné plusieurs coups de poing, puis frappé à la tête avec une demi-palette. Il doit donc être admis que le coup de semonce, tiré volontairement par le recourant, constitue un acte de légitime défense, même si le recourant n'avait pas la volonté de blesser l'intimé. Dès lors, en considérant que le recourant n'avait pas agi en état de légitime défense, la cour cantonale a violé le droit fédéral.
1.3 L'art. 23 ch. 1 du règlement vaudois d'application de la loi sur la police cantonale (RLPol; RS/VD 133.11.1) autorise l'usage de l'arme lorsque la police est attaquée ou menacée d'une attaque imminente. Dans son principe, un tel usage était donc admissible selon les règles en matière de police. Reste cependant à examiner s'il était proportionné.
1.3.1 Conformément à la jurisprudence, pour déterminer si les moyens utilisés étaient proportionnés, il faut examiner l'ensemble des circonstances, notamment la gravité de l'attaque, les biens juridiques menacés par celle-ci respectivement par les moyens de défense, la nature de ces derniers ainsi que l'usage concret qui en a été fait. La proportionnalité des moyens de défense est à déterminer en regard de la situation de celui qui cherche à repousser l'attaque illégale au moment où il agit. Il faut éviter de se livrer a posteriori à des raisonnements trop subtils pour déterminer s'il n'aurait pas été possible d'avoir recours à des moyens différents, moins dommageables (ATF 136 IV 49 consid. 3.2 p. 51 et les références citées). Celui qui utilise pour se défendre un objet dangereux, tel qu'un couteau ou une arme à feu, doit faire preuve d'une retenue particulière car sa mise en oeuvre implique toujours le danger de lésions corporelles graves ou même mortelles. On ne peut alors considérer la défense comme proportionnée que s'il n'était pas possible de repousser l'attaque avec des moyens moins dangereux, si l'auteur de l'attaque a le cas échéant reçu une sommation et si la personne attaquée n'a utilisé l'instrument dangereux qu'après avoir pris les mesures nécessaires pour éviter un préjudice excessif (ATF 136 IV 49 consid. 3.3 p. 52 et les références citées).
1.3.2 Le recourant avait préalablement usé de moyens de défense moins dangereux que son arme à feu pour tenter de stopper les attaques de l'intimé. Il a en effet d'abord repoussé celui-ci du bras, puis après avoir reçu plusieurs coups de poing, il a utilisé son spray au poivre. Ce n'est qu'après que l'inefficacité de ces différents moyens a été avérée, alors que l'intimé poursuivait ses attaques, menaçant directement l'intégrité physique du recourant, que celui-ci a sorti son pistolet. Le recourant a pointé son arme vers le sol, dans l'intervalle qui le séparait de l'intimé, pour tirer un coup de semonce afin d'intimider ce dernier et le dissuader de se jeter à nouveau sur lui. Un tel coup n'est pas destiné à blesser l'adversaire. Il n'est pas en lui-même de nature à porter atteinte à son intégrité corporelle et il est, en ce sens, moins dommageable qu'un coup de poing au visage, par exemple (cf. ATF 79 IV 148 consid. 4 p. 155). En outre, celui qui commet une infraction par négligence peut se prévaloir du fait qu'il se trouvait en état de légitime défense (cf. supra consid. 1.2). L'imprévoyance coupable dont la cour cantonale a considéré que le recourant avait fait preuve en ne dirigeant pas son arme de côté ou en l'air ne suffit donc pas à exclure que la défense était proportionnée, étant rappelé qu'il n'y a pas lieu en la matière de procéder, a posteriori, à une analyse trop fine pour déterminer si le recourant aurait pu agir différemment. Il doit dès lors être admis, en définitive, que la cour cantonale a violé le droit fédéral en considérant que l'art. 15 CP n'était pas applicable. Le recours doit être admis et la cause renvoyée à l'autorité cantonale afin qu'elle acquitte le recourant de l'infraction de lésions corporelles graves par négligence dont elle l'a reconnu coupable et se prononce à nouveau sur les frais et dépens des instances cantonales.
2. Le recourant obtient gain de cause. Il ne supporte pas de frais (art. 66 al. 1 LTF) et peut prétendre à de pleins dépens (art. 68 al. 1 LTF). Il y a lieu de donner suite à la requête d'assistance judiciaire de l'intimé dès lors que sa situation économique le justifie.
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est admis, l'arrêt attaqué est annulé et la cause est renvoyée à l'autorité cantonale pour nouvelle décision.
2. Il n'est pas perçu de frais judiciaires.
3. Une indemnité de 3'000 francs, à payer au recourant à titre de dépens, est mise à la charge du canton de Vaud.
4. La demande d'assistance judiciaire de l'intimé est admise et la Caisse du Tribunal fédéral versera à Me Angelo Ruggiero une indemnité de 1'500 francs à titre d'honoraires d'avocat d'office.
5. Le présent arrêt est communiqué aux parties et à la Cour d'appel pénale du Tribunal cantonal du canton de Vaud.
Lausanne, le 12 avril 2013
Au nom de la Cour de droit pénal
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Mathys
Le Greffier: Rieben