Cette thèse a été réalisée dans le cadre d'une collaboration entre l'université d'Angers et la société Perinfo. Elle porte sur le développement de nouveaux modèles et algorithmes dédiés à la détermination des horaires de lignes dans les réseaux de bus. Le coeur de ce manuscrit est la qualité de service perçue par l'usager. Nous réalisons dans un premier temps un état de l'art des étapes relatives à la planification du réseau. Nous proposons ensuite un modèle et des fonctions d'évaluation pour les objectifs de synchronisation des correspondances et de régularité du cadencement. Ces éléments sont utilisés au sein d'une méthode de recherche locale basée sur un ensemble de voisinages que nous définissons pour le problème. Notre troisième contribution est la modélisation d'un problème original et intégré qui résout simultanément le problème de fixation des horaires et de création des affectations de véhicules. Pour ce problème complexe, nous proposons une méthode de résolution hybride basée sur une recherche locale itérée et un algorithme exact par enchères, ainsi que deux voisinages spécifiques. Les tests réalisés sur données réelles valident la supériorité de l'approche simultanée par comparaison avec la situation existante et l'approche séquentielle, tant au niveau de la qualité de service que des coûts économiques. Enfin, nous étudions une problématique originale qui prend à contre-courant le processus traditionnel de planification. Ce problème de fixation des horaires, visant des objectifs liés aux correspondances, prend pour contraintes les séquences de courses affectées aux véhicules et aux conducteurs. Cette approche permet d'améliorer la qualité de service sans remettre en cause les plannings d'exploitation. Une méthode tabou basée sur deux voisinages adaptés est développée et testée sur un cas d'étude.