Avec le développement de l'Internet des services, composer dynamiquement des services distribués faiblement couplés est devenu le nouveau challenge du calcul à large échelle. Alors que la composition de services est devenue un élément clef des plates-formes orientées service, les systèmes de composition de services suivent pour la plupart une approche centralisée connaissant l'ensemble des informations de flux de contrôle et de données du workflow, posant un certain nombre de problèmes, notamment de passage à l'échelle et de fiabilité. Dans un monde où les plates-formes sont de plus en plus dynamiques, de nouveaux mécanismes de coordination dynamiques sont requis. Dans ce contexte, des métaphores naturelles, et en particulier la méthapore chimique, ont gagné une attention particulière récemment, car elles fournissent des abstractions pour une coordination flexible d'entités. Dans cette thèse, nous présentons un système de gestion de workflow fondée sur la métaphore chimique, qui fournit un modèle d'exécution haut-niveau pour l'exécution centralisée et décentralisée de compositions (ou workflows). Selon ce modèle, les services sont vus comme des molécules qui flottent dans une solution chimique. La coordination de ces services est effectuée par un ensemble de réactions entre ces molécules exprimant l'exécution décentralisée d'un workflow. Par ailleurs, si le paradigme chimique est aujourd'hui considéré comme un modèle de coordination prometteur, il manque des résultats expérimentaux. Ainsi, nous avons développé un prototype logiciel. Des expériences ont été menées avec des workflows d'applications réelles pour montrer la viabilité de notre modèle.