Dans cette thèse, nous nous intéressons à la mise en œuvre de Proxy Mobile IPv6 (PMIPv6) dans les réseaux sans fil hétérogènes, dont la topologie peut être arbitraire et spontanée. Nous proposons d'abord le concept de groupe autonome ou "cluster" qui permet le passage à l'échelle des réseaux. Ensuite nous proposons des extensions à PMIPv6, appelée Scalable Proxy Mobile IPv6 (SPMIPv6), qui prennent en compte de l'architecture en clusters au travers de l'interaction entre de multiples Local Mobility Anchors (LMAs). Nous évaluons l'aptitude à supporter le passage à l'échelle de SPMIPv6 dans un contexte de réseau maillé sans fil en faisant varier sa taille, la vitesse moyenne et la densité des terminaux mobiles. En outre, nous proposons des méthodes pour l'optimisation du routage dans SPMIPv6 pour réduire les latences des communications. Nous introduisons également un mécanisme de détection de mouvements des terminaux mobiles qui prend en compte de l'hétérogénéité des technologies d'accès. Nous implémentons l'ensemble des propositions sous Linux dans un environnement virtualisé. Nous expérimentons différents scénarios dans le mode émulation ainsi qu'en vrai grandeur pour évaluer des mesures différentes telle que le coût de signalisation, la latence de handover, la perte de paquets, le temps aller-retour (RTT), et variation de débit. Finalement, nous adressons le contexte de multi-domiciliation en proposant un concept appelé virtual Stream Control Transmission Protocol (vSCTP) et l'appliquons à l'architecture PMIPv6. Les premières simulations sous Ns-2 laissent entrevoir des bénéfices pour les scénarios d'agrégation de bande passante et les scénarios d'équilibrage de charge.