Cette thèse, présente des contributions à la résolution (sur les GPUs) de problèmes d'optimisations réels de grandes tailles. Les problèmes de tournées de véhicules (VRP) et ceux de localisation des hubs (HLP) sont traités. Diverses approches et leur implémentions sur GPU pour résoudre des variantes du VRP sont présentées. Un algorithme génétique (GA) parallèle sur GPU est proposé pour résoudre différentes variantes du HLP. Le GA adapte son codage, sa solution initiale, ses opérateurs génétiques et son implémentation à chacune des variantes traitées. Enfin, nous avons utilisé le GA pour résoudre le HLP avec des incertitudes sur les données.Les tests numériques montrent que les approches proposées exploitent efficacement la puissance de calcul du GPU et ont permis de résoudre de larges instances jusqu'à 6000 nœuds. / This thesis presents contributions to the resolution (on GPUs) of real optimization problems of large sizes. The vehicle routing problems (VRP) and the hub location problems (HLP) are treated. Various approaches implemented on GPU to solve variants of the VRP. A parallel genetic algorithm (GA) on GPU is proposed to solve different variants of the HLP. The proposed GA adapts its encoding, initial solution, genetic operators and its implementation to each of the variants treated. Finally, we used the GA to solve the HLP with uncertainties on the data.The numerical tests show that the proposed approaches effectively exploit the computing power of the GPU and have made it possible to resolve large instances up to 6000 nodes.