L'évolution des télécommunications amené aujourd'hui à un foisonnement des appareils connectés et une massification des services multimédias. Face à cette demande accrue de service, les opérateurs ont besoin d'adapter le fonctionnement de leurs réseaux, afin de continuer à garantir un certain niveau de qualité d'expérience à leurs utilisateurs. Pour ce faire, les réseaux d'opérateur tendent vers un fonctionnement plus cognitif voire autonomique. Il s'agit de doter les réseaux de moyens d'exploiter toutes les informations ou données à leur disposition, les aidant à prendre eux-mêmes les meilleures décisions sur leurs services et leur fonctionnement, voire s'autogérer. Il s'agit donc d'introduire de l'intelligence artificielle dans les réseaux. Cela nécessite la mise en place de moyens d'exploiter les données, d'effectuer surelles de l'apprentissage automatique de modèles généralisables, apportant l’information qui permet d'optimiser les décisions. L'ensemble de ces moyens constituent aujourd'hui une discipline scientifique appelée science des données. Cette thèse s'insère dans une volonté globale de montrer l'intérêt de l'introduction de la science des données dans différents processus d'exploitation des réseaux. Elle comporte deux contributions algorithmiques correspondant à des cas d'utilisation de la science des données pour les réseaux d'opérateur, et deux contributions logicielles, visant à faciliter, d'une part l'analyse, et d'autre part le déploiement des algorithmes issus de la science des données. Les résultats concluants de ces différents travaux ont démontré l'intérêt et la faisabilité de l'utilisation de la science des données pour l'exploitation des réseaux d'opérateur. Ces résultats ont aussi fait l'objet de plusieurs utilisations par des projets connexes. / The evolution of telecommunications has led today to a proliferation of connected devices and a massification of multimedia services. Faced with this increased demand for service, operators need to adapt the operation of their networks, in order to continue to guarantee a certain level of quality of experience to their users. To do this, operator networks tend towards a more cognitive or autonomic functioning. It is about giving the networks the means to exploit all the information or data at their disposal, helping them to make the best decisions about their services and operations,and even self-manage. It is therefore a questionof introducing artificial intelligence into networks. This requires setting up means to exploit the data, to carry out on them the automatic learning of generalizable models, providing information that can optimize decisions. All these means today constitute a scientific discipline called data science. This thesis fits into a global desire to show the interest of the introduction of data science in different network operating processes. It inlcudes two algorithmic contributions corresponding to use cases of data science for the operator networks, and two software contributions, aiming to facilitate,on the one hand, the analysis, and on the other hand the deployment of the algorithms produced through data science. The conclusive results of these various studies have demonstrated the interest and the feasibility of using data science for the exploitation of operator networks. These results have also been used by related projects.