Ces travaux concernent la modélisation et l'analyse de performances du trafic et des applications multimédia dans les réseaux hétérogènes. Le trafic IP agrégé et les applications audio, vidéo et données sont étudiés. Cette étude nous conduit à proposer un modèle générique et hiérarchique pour la représentation des sources de trafics multimédia qui permet de décrire les applications multimédia d'une façon simple, précise et générique. Le modèle générique est implémenté et constitue le noyau d'un outil de modélisation et simulation des sources de trafics. Une caractérisation du trafic IP issu d'applications multimédia est conduite en utilisant les modèles développés avec cet outil. Particulièrement, la problématique de la modélisation des sources de trafics agrégées est adressée, et des modèles agrégés simples sont déduites pour la superposition des sources de trafics audio, vidéo et données. Le trafic agrégé de type TCP présente des propriétés statistiques variables en fonction du taux de pertes de paquets sur le réseau à cause du contrôle en boucle fermée imposé par TCP. Un nouveau modèle analytique du protocole TCP basé sur la théorie différentielle du trafic est ensuite proposé. Ce modèle permet une représentation fiable du trafic TCP tout en étant très performant sur les réseaux à grande échelle. Finalement, une extension de l'architecture du protocole SIP est présentée afin de permettre une gestion de la qualité d service au niveau session. Les mécanismes proposés reposent sur l'ordonnancement stochastique des sessions et l'allocation de la bande passante par des approches d'évaluation de bande passante équivalente. Cette dernière technique rend possible l'utilisation des formules d'Erlang dans les réseaux à commutation de paquets