De nos jours, il y a un besoin grandissant pour établir des liaisons de communication sans-fil haut-débit dans diverses applications sous-marines, telles que la surveillance de l’environnement, la maintenance et la vérification des installations, la sécurité portuaire, etc. Les communications optiques sans-fil (UWOC pour Underwater Wireless Optical Communications) offrent un débit de transmission élevé, une faible latence, une bonne efficacité énergétique et un faible coût de mise en œuvre, comparées aux communications acoustiques. L'un des principaux défis dans la réalisation des liaisons UWOC est de traiter les erreurs de pointage, qui sont particulièrement problématiques dans les applications sous-marines où la localisation et le suivi précis des unités mobiles sont très difficiles. De plus, les turbulences océaniques peuvent dégrader davantage les performances de ces liaisons en causant des fluctuations aléatoires de l’intensité du signal optique reçu.Cette thèse s’intéresse aux effets des erreurs de pointage et des turbulences océaniques sur les performances des liens UWOC. Plus précisément, nous développons une modélisation mathématique et statistique précise du canal, en particulier, pour le cas d’un lien de transmission vertical. Ce dernier peut être établi entre une bouée ou un navire de surface d’une part et un capteur sous-marin ou encore un véhicule sous-marin autonome d’autre part. Les erreurs de pointage sont ainsi modélisées en prenant en compte l’effet du vent à la surface de la mer et les désalignements angulaires du récepteur, notamment. En utilisant les modèles proposés, nous étudions ensuite l’impact de ces effets aléatoires du canal sur les performances de la liaison. En outre, nous considérons la sélection appropriée des paramètres de l’émetteur et/ou du récepteur afin d’optimiser les performances de la liaison en termes du taux d’erreur binaire et de la probabilité de coupure (outage).Dans cette étude, nous considérons un photo-détecteur ultra-sensible, qui consiste à un photo-multiplicateur en silicium (SiPM pour Silicon Photo-Multiplier), au niveau du récepteur afin d’augmenter la portée. Enfin, nous avons mené des travaux expérimentaux préliminaires à l'aide d'un banc d'essai de laboratoire pour appréhender les problèmes pratiques de l’établissement d’une liaison UWOC. Les résultats présentés dans cette thèse apportent de l’éclairage sur les considérations pratiques de déploiement des liaisons UWOC, qui peuvent être particulièrement profitables dans la conception de tels systèmes.