Le besoin d'expliciter la sémantique des données dans différents domaines scientifiques (biologie, médecine, géographie, ingénierie, etc.) s'est traduit par la définition de données faisant référence à des ontologies, encore appelées données à base ontologique. Avec la multiplication des ontologies de domaine, et le volume important de données à manipuler, est apparu le besoin de systèmes susceptibles de gérer des données à base ontologique de grande taille. De tels systèmes sont appelés des systèmes de gestion de Bases de Données à Base Ontologique (BDBO). Les principales limitations des systèmes de gestion de BDBO existants sont (1) leur rigidité, due à la prise en compte des constructions d'un unique formalisme d'expression d'ontologies, (2) l'absence de support pour les données non standard (spatiales, temporelles, etc.) et, (3) leur manque d'efficacité pour gérer efficacement les données de grande taille. Nous proposons dans cette thèse un nouveau système de gestion de BDBO permettant (1) de supporter des ontologies basées sur différents formalismes d'ontologies, (2) l'extension de son formalisme d'ontologie pour répondre aux besoins spécifiques des applications, et (3) une gestion originale des données facilitant le passage à grande échelle. Le système que nous proposons dans cette thèse, ontodb2, se fonde sur l'existence d'un ensemble de constructions communes aux différents formalismes d'expression d'ontologies, susceptible de constituer une ontologie noyau, et sur les techniques de gestion des modèles pour permettre l'extension flexible de ce noyau. Nous proposons également une approche originale de gestion des données à base ontologique. Cette approche part du fait que les données à base ontologique peuvent se classifier en données canoniques (instances de classes primitives) et noncanoniques (instances de classes définies). Les instances de classes définies peuvent, sous certaines hypothèses, s'exprimer en termes d'instances de classes primitives. Nous proposons donc de ne représenter que les données canoniques, en transformant sous certaines conditions, toute donnée non-canonique en donnée canonique. Enfin, nous proposons d'exploiter l'interpréteur de requêtes ontologiques pour permettre (1) l'accès aux données non-canoniques ainsi transformées et, (2) d'indexer et pré-calculer les raisonnements en se basant sur les mécanismes du SGBD support. L'ensemble de ces propositions est validé (1) à travers une implémentation sur le SGBD PostgreSQL basée sur les formalismes d'ontologies PLIB, RDFS et OWL Lite, (2) des tests de performances sur des ensembles de données issus de la géographie et du Web.