Un réseau ad hoc est un réseau sans-fil spontané de terminaux mobiles. S'il est connecté à Internet, il constitue un réseau hybride. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à la création d'une couche d'auto-organisation, pré-requis selon nous à une utilisation efficace du réseau. L'ensemble des contributions présentées ici expliquent comment structurer un réseau ad hoc et mettent en exergue l'utilité d'une telle organisation. <br /><br />Nous avons proposé une auto-organisation formant plusieurs niveaux de hiérarchie et facilitant la diffusion d'information. Les algorithmes ont été intiment liés pour une maintenance optimisée. Cette structure a été validée à l'aide de simulations, analytiquement et dans un environnement radio réel. Des propriétés de robustesse, de persistance, d'auto-stabilisation et de passage à l'échelle ont notamment été mises en exergue. Cette auto-organisation ne constituant aucunement une fin en soi, nous avons également proposé des protocoles de routage et de localisation s'appuyant sur la structure virtuelle, s'inspirant largement des protocoles actuels tout en améliorant leur passage à l'échelle et performances.