L'exploitation de la route désigne l'ensemble des actions visant à rendre la circulation aussi sûre, fluide et confortable que possible. Ce domaine est aujourd'hui en pleine mutation grâce notamment aux progrès des nouvelles technologies de l'information et de la communication. Celles-ci ont favorisé l'émergence d'applications encore incertaines jusqu'à une date récente. Cette révolution technologique est en train de modifier les pratiques dans le domaine de l'exploitation routière. On assiste au développement accéléré des équipements embarqués et systèmes informatiques basés sur une communication entre la route et le véhicule. Ces nouveaux dispositifs sont-ils aptes à remplir des fonctions d'exploitation routière assurées aujourd'hui par des systèmes classiques ? Peuvent-ils constituer une alternative potentielle aux outils existants de recueil de données ? Cette thèse apporte des éléments de réponse à ces questions à travers l'exploration des potentialités des systèmes de communication entre la route et les véhicules à remplir des missions d'exploitation: maintien de la viabilité, gestion de trafic et aide au déplacement. Ces travaux tentent d'appréhender les apports d'un système de communication route - véhicule pour la sécurité et la gestion du trafic routier. Quels sont les enjeux économiques de ces dispositifs et quels en sont les principaux bénéficiaires ? L'étude d'un système déployé sur un tronçon autoroutier expérimental fournit des enseignements sur sa rentabilité économique pour la collectivité et financière pour le gestionnaire d'infrastructures. Les scénarios examinés permettent d'alimenter les réflexions sur des stratégies d'équipement en matière de nouveaux outils de recueil de données et de surveillance d'un réseau autoroutier.