La biologie des systèmes est un domaine récent proposant d’étudier les organismes vivants tels qu’ils se présentent en réalité. Cette approche s’oppose aux précédentes en intégrant différents niveaux d’information (biologiques, physiologiques, biochimiques, etc.) pour comprendre le fonctionnement de ces organismes. Cela nécessite des algorithmes de traitement et d’analyse de plus en plus spécialisés et efficaces. De nombreuses approches destinées à la comparaison de réseaux biologiques (homogènes ou hétérogènes) reposent sur des modèles de graphe. En effet, en bio-informatique, ces réseaux sont souvent modélisés par des graphes. Les sommets sont des composants biologiques et les arêtes représentent leurs interactions. En fonction de la nature de ces réseaux, les graphes correspondants peuvent être orientés ou non-orientés. Cette thèse en Recherche Opérationnelle s’inscrit dans le cadre applicatif de la biologie des systèmes et porte plus particulièrement sur un problème relatif aux réseaux biologiques hétérogènes. L’objectif principal est d’étudier la relation entre le métabolisme et le génome. Nous avons choisi de nous concentrer sur la détection de réactions métaboliques voisines catalysées par des produits de gènes voisins, où la notion de voisinage peut être modulée en autorisant que certaines réactions et/ou gènes soient omis. Dans un premier temps, nous proposons des approches permettant de comparer deux réseaux biologiques modélisés respectivement par un graphe orienté D et un graphe non-orienté G, construit sur le même ensemble de sommets. Ces approches consistent à identifier une structure biologiquement significative dans D, dont les sommets induisent dans G une structure qui soit aussi biologiquement significative. Dans un second temps, nous étudions le degré de conservation des motifs métaboliques et génomiques ainsi extraits à l’échelle de plusieurs espèces.