Les travaux présentés dans cette thèse portent sur l'exécution d'applications sur les environ- nements hétérogènes et distribués que sont les grilles de calcul. Nous étudions de bout en bout le processus permettant à des utilisateurs d'exécuter des applications scientifiques complexes. Les contributions de cette thèse se situent donc à plusieurs niveaux. 1) Déploiement d'inter- giciel hiérarchique : nous proposons dans un premier temps un modèle d'exécution pour les intergiciels hiérarchiques. À partir de ce modèle, nous présentons plusieurs heuristiques pour définir automatiquement la meilleure hiérarchie en fonction des exigences des utilisateurs et du type de plate-forme. Nous évaluons la qualité de ces heuristiques en conditions réelles avec l'intergiciel Diet. 2) Partitionnement de graphe : nous proposons un algorithme distribué et auto-stabilisant pour partitionner un graphe quelconque ayant des arêtes pondérées entre les nœuds. Le partitionnement est réalisé en fonction des distances pondérées entre les nœuds et forme des grappes au sein desquelles les nœuds sont à une distance maximale k d'un nœud élu dans la grappe. 3) Ordonnancement : nous étudions l'ordonnancement de tâches indépen- dantes sous des contraintes de limitation d'utilisation des ressources. Nous définissons des formulations en programme linéaire pour résoudre ce problème dans deux cas : lorsque les tâches arrivent toutes en même temps et lorsqu'elles ont des dates d'arrivée. 4) Simulations cosmologiques : nous avons étudié le comportement d'applications nécessaires à l'exécution de workflows de simulations cosmologiques. Puis, en se basant sur l'intergiciel de grille Diet, nous avons mis en place une infrastructure complète permettant à des utilisateurs non expérimentés de soumettre facilement des simulations cosmologiques sur une grille de calcul.