La demande en applications gourmandes en bande passante, comme la vidéo interactive et le multimédia, s’est encore accrue rendant l’attribution de la bande passante particulièrement problématique. Ainsi, bien que le multiplexage par répartition en longueur d'onde du réseau optique passif (WDM-PON) est considéré comme un candidat prometteur pour réaliser les réseaux d'accès optiques, de nouvelles générations de systèmes hauts débits plus adaptés apparaissent grâce à la gestion d’une bande passante dédiée pour chaque abonné et de façon générale, une gestion de bande passante plus flexible. La première moitié de cette thèse porte sur trois technologies dans un WDM-PON : un système de recouvrement de multidiffusion, un système de protection automatique de commutation et de diode laser accordable Fabry-Pérot (FP-LD) en régime auto-amorcé. Dans la seconde moitié de la thèse, on étudie un réseau optique WDM distribué, utilisé pour un environnement informatique virtuel reliant des ressources informatiques largement distribuées afin de supporter des applications de calcul scientifique, d'ingénierie ou commerciale distribués à grande échelle. Ce système est ainsi appelé "grille" des systèmes optiques. Les applications de réseaux peuvent aller du simple transfert d'un grand ensemble de données à l'exécution complexe d'un ensemble de tâches interdépendantes. Cependant, dans un tel système impliquant de nombreuses ressources informatiques hétérogènes ainsi que des ressources réseau, les imperfections paraissent inévitables. Cette thèse aborde également en conséquence la question de la maximisation de la disponibilité des applications réseau en temps réel (grille de systèmes optiques) grâce à des techniques de planification des ressources et leurs tolérances face aux pannes. / The bandwidth-intensive applications, such as interactive video and multimedia services, have further increased the demand of bandwidth. Thus wavelength division multiplexing passive optical network (WDM-PON) is viewed as a promising candidate to realize the next generation optical access networks due to its dedicated bandwidth for each subscriber and more flexible bandwidth management. The first half of this thesis will cover three technologies in a WDM-PON, including multicast overlay scheme, automatic protection switching scheme and tunable Fabry-Pérot laser diode (FP-LD) self-seeding scheme. In the second half of the thesis, WDM optical network is utilized as a virtual computing environment, which connects widely distributed computing resources to support large-scale scientific, engineering or commercial computing applications. It is so called “optical Grid” systems. Grid applications may range from the simple transfer of a large data set to the complex execution of a collection of interdependent tasks. However, for such a system involving many heterogeneous computing and network resources, faults seem to be inevitable. This thesis will also address the issue of maximizing grid application availability in real-time optical Grid systems through resource-fault-tolerant scheduling techniques.