La thèse concerne les performances de l’analyse et de l’optimisation de structures composites légères du type solides cellulaires et sandwich. Une étude spécifique est consacrée à l’optimisation topologique de solides cellulaires à périodicité. La méthode de super-élément est développée et appliquée à l’analyse statique et dynamique de plaques composites en considérant l’influence de la topologie et des dimensions de cellules périodiques constituant la structure. La méthode multi-phase d’homogénéisation 3D est appliquée pour calculer les propriétés élastiques équivalentes de structures nid d’abeille. Ensuite, une méthode inverse d’homogénéisation est appliquée pour obtenir une configuration de la microstructure. Elle concerne la maximisation de propriétés élastiques ainsi que de conductivités thermiques. L’optimisation topologique est mise en œuvre pour maximiser la rigidité globale des structures cellulaires comprenant les cellules carrées ou cylindriques à symétrie cyclique. Tous les éléments volumiques représentatifs (RVE representative volume element) d’une structure cellulaire périodique sont modélisés en utilisant la méthode de super-élément (SE). La technique de liaison des variables d’optimisation est utilisée pour la périodicité dans les structures optimales. Les différentes configurations optimales RVE-SE étudiées permettent d’illustrer l’influence du paramètre d’échelle entre RVE et SE sur le processus d optimisation. Des relations entre les dimensions d’une cellule et le nombre de cellules dans une plaque avec différentes conditions aux limites et leurs influences sur les solutions optimales en statique et en dynamique sont étudiées.