Les travaux décrits dans ce mémoire d'habilitation à diriger des recherches s'articulent autour de deux thématiques principales : les problèmes de localisation de sites dans les chaînes logistiques et les problèmes d'optimisation de tournées de véhicules pour des activités de transport à la demande. Les problèmes de localisation sont un élément clé de la construction des réseaux logistiques. Cette discipline se situe à l'intersection du management, de la stratégie industrielle, de la logistique et des méthodes quantitatives telles que la recherche opérationnelle. Bien que les problèmes de localisation soient NP-difficiles, il existe aujourd'hui des méthodes efficaces pour résoudre optimalement certains de ces problèmes jusqu'à des tailles d'instance réalistes. Lorsque la taille des instances grandit, il est généralement possible d'obtenir de bonnes bornes inférieures ou supérieures de la solution optimale. Les problèmes de localisation fournissent donc un terrain de jeu idéal pour développer des méthodes de résolution et tester leur passage à l'échelle. Nous mesurons l'efficacité d'une méthode de résolution selon deux critères : l'écart par rapport à la solution optimale et le temps de calcul. L'enjeu est ici de trouver des solutions optimales ou quasi optimales en un temps de calcul compatible avec les attentes des utilisateurs. Nous proposons un modèle riche de conception de réseau logistique et plusieurs méthodes heuristiques de résolution. Le modèle en question comporte de nombreuses caractéristiques qui le rendent réaliste : décision échelonnée sur plusieurs périodes, ouvertures et fermetures progressives de sites, prise en compte de plusieurs produits et de leurs liens de nomenclature, prise en compte des fournisseurs et de la sous-traitance. Nous étudions ensuite extensions des problèmes de tournées de véhicules, difficiles à la fois d'un point de vue théorique et pratique. Tout d'abord, nous construisons des tournées multi-périodiques offrant des horaires de service réguliers aux utilisateurs, alors même que la demande n'est pas régulière. Ensuite, nous résolvons un problème de collecte et livraison en agrégeant cinq critères d'optimisation. Enfin, nous étendons le problème de collectes et livraisons et le dial-a-ride problem en autorisant le transfert de passagers d'un véhicule à un autre. Les applications visées par ces études concernent le transport de personnes handicapées ou le transport scolaire. Pour ces problèmes, les solveurs n'arrivent pas à résoudre optimalement des instances même de petite taille. L'enjeu est donc double : concevoir des méthodes de résolution exacte pouvant résoudre des instances aussi grandes que possible, et concevoir des heuristiques résolvant des instances réelles en un temps acceptable. Nous décrivons à cet effet plusieurs méthodes de résolution, reposant sur des techniques de branch-and-cut-and-price ou de recherche à voisinage large. Nous terminons notre exposé en évoquant des projets de recherche actuels mêlant les thématiques de localisation et d'optimisation des transports.