Ce travail de thèse concerne l'étude théorique de la croissance auto-organisée d'atomes métalliques ou de gaz rares adsorbés sur des substrats contenant des défauts. Le but est de prévoir les conditions de fabrication de nanostructures de taille et de géométrie données, en axant tout particulièrement nos recherches sur la formation des nanofils. La croissance est essentiellement guidée par des processus hors équilibres comme le dépôt ou la diffusion d'atomes sur la surface. Nous avons donc volontairement scindé cette analyse en trois parties. La première partie permet d'appréhender les phénomènes de diffusion, la seconde présente dans son intégralité le modèle numérique utilisé pour simuler la croissance et la troisième et dernière partie traite des applications que nous avons abordées. Dans la première partie, nous avons passé en revue les différentes approches théoriques de la diffusion. Cette analyse nous a montré que l'équation de Langevin permet de décrire la diffusion de la particule comme un mouvement frictionnel avec les atomes de la surface. Finalement, nous donnons les expressions des différents coefficients de diffusion en fonction de la force de friction. Le moteur de la croissance est géré par des phénomènes de nature aléatoires (dépôt, diffusion). Par conséquent, un programme numérique de Monte Carlo Cinétique (KMC) a été mis au point. Il a permis de traiter rigoureusement la nanostructuration au voisinage des défauts. Le dépôt est gouverné par le flux d'atomes arrivant sur la surface par unité de temps et la diffusion suit une loi d'Arrhénius proportionnelle à la hauteur du puits de potentiel à franchir et inversement proportionnelle à l'énergie thermique. L'originalité du programme provient du calcul explicite de l'ensemble des barrières de diffusion à partir de potentiels semi-empiriques et cela pour tous les processus recensés susceptibles d'intervenir sur la surface. Les applications utilisant le programme de KMC ont abouti aux résultats principaux suivants : Construction d'un commutateur de nanofils de xénon modulé par la température sur la surface de cuivre (110) anisotrope. Influence du confinement sur l'auto-organisation spatiale des atomes d'argent. Ce confinement engendre notamment lorsqu'il est fort (surface vicinale de Pt(997)) la disparition de l'habillage fractal des marches à basses températures et la formation à plus hautes températures d'un réseau de nanofils parfait. En fonction de la puissance du confinement (distance de séparation des marches) , symétrique ou antisymétrique, la modification de l'organisation structurelle de la croissance de surface apparaît avec notamment, la formation d'un nanoréseau dont le pas évolue avec le confinement. Ce travail de thèse ouvre naturellement la voie à l'étude de la croissance d'adsorbats moléculaires en présence de défauts et également, à la croissance d'alliages bimétalliques.