Dans l’effort mondial visant à réduire les émissions de carbone et à passer aux sources d’énergie renouvelables, l’hydrogène est de plus en plus reconnu comme un élément central des stratégies énergétiques durables. Cette thèse explore certains des problèmes liés à la conception des réseaux d'approvisionnement en hydrogène (HSCND), en intégrant diverses sources d'énergie, technologies de production, solutions de stockage et modes de transport au sein d'une économie de l'hydrogène, afin d’optimiser un déploiement futur des infrastructures de ces chaînes logistiques. Le corps principal de la thèse est composé de trois parties.Dans un premier temps, la thèse introduit un cadre de modélisation pour l’optimisation du cycle de vie pour le HSCND, qui intègre le coût du cycle de vie (LCC) et l'évaluation des émissions tout au long du cycle de vie (LCA), dans un modèle d'optimisation bi-objectif. Ce modèle, de type programmation linéaire en nombres entiers mixtes (PLNE), vise à minimiser le coût actualisé de l’hydrogène (LCOH) et à réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES). Une méthode de type ϵ-contrainte est ensuite implémentée pour explorer les compromis entre l'efficacité économique et les impacts environnementaux, à travers une étude de cas détaillée dans la région française de la Franche-Comté.Dans un deuxième temps, en s'appuyant sur ce travail fondamental, le modèle est étendu pour prendre en compte des scénarios multipériodes avec des stratégies de stockage centralisées introduites au sein du modèle de programmation linéaire en nombres entiers mixtes (PLNE). Pour chacun de ces scénarios, le modèle est résolu à l'aide d'un solveur d'optimisation commercial (Cplex). Cette extension intègre également des facteurs tels que la pérennité des infrastructures construites, les fluctuations de la demande et de l’offre en hydrogène, ainsi que des considérations liées à l'équilibrage des flux d'hydrogène. Une étude de cas réalisée sur la métropole française examine les configurations du système selon divers scénarios de demande prévus, soulignant les avantages économiques du modèle et de la stratégie proposés par rapport à deux modèles décentralisés.Enfin, les travaux de recherche s’intéressent davantage à relever les défis informatiques liés à l’optimisation des chaînes d’approvisionnement en hydrogène à plus grande échelle. Une méthode de type matheuristique combinant une approche métaheuristique avec un programme linéaire mixte en nombres entiers est proposée pour améliorer l'efficacité des calculs. Cette méthode de résolution est implémentée en Python et utilise le solveur commercial Cplex. Elle est validée grâce à une mise en œuvre sur des instances à l'échelle de la France, ce qui démontre ses bonnes performances dans la gestion de la nature complexe et variable des réseaux HSC à grande échelle. Dans l’ensemble, cette thèse contribue au domaine des HSCND durables et économiquement viables, en fournissant des outils de modélisation et d’optimisation.