Ces travaux de thèse visent à aborder trois problématiques liées à la prise en compte de la qualité de service dans l'optimisation du routage. Tout d'abord, il est nécessaire de définir la qualité de service et de l'évaluer de manière rapide. La qualité de service est mesurée par trois principaux indicateurs : le délai, le taux de perte et la gigue qui sont relatifs à chaque classe de trafic. Nous présentons donc un ensemble de résultats issus de la théorie des files d'attente permettant de les évaluer analytiquement au travers de modèles de différents niveaux de complexité. Puis, en se basant sur l'évaluation du délai, nous montrons le gain d'une solution optimale de routage au sens de la qualité de service face à une solution basée sur la minimisation de la congestion. Or, lors de l'intégration d'une telle solution de routage dans un réseau, il est primordial que le nombre de chemins portant chaque demande soit minimal. Nous proposons donc une étude théorique de ce problème NP-difficile au sens fort et des caractéristiques de ses solutions avant d'expérimenter deux heuristiques de résolution.