Cette these concerne le developpement et l'application d'outils numeriques permettant d'optimiser l'utilisation du systeme de champ magnetique poloidal dans les tokamaks. Ce dernier est constitue d'un ensemble de bobines et d'alimentations electriques dont le role est de controler la forme et la position du plasma ainsi que de generer le courant plasma. Le contexte general de notre travail est decrit dans le Chapitre 1. Le Chapitre 2 presente notre approche du probleme, qui consiste a appliquer des methodes de controle optimal au probleme d'Equilibre a Frontiere Libre (EFL). Ce dernier est compose d'une equation d'equilibre des forces dans le plasma couplee aux equations de Maxwell dans l'ensemble du tokamak. L'outil numerique employe ici est le code FEEQS.M, qui peut etre utilise soit (dans le mode dit 'direct') pour resoudre le probleme EFL soit (dans le mode dit 'inverse') pour minimiser une certaine fonction-cout sous la contrainte que les equations d'EFL soient satisfaites. Chacun de ces deux modes ('direct' et 'inverse') se subdivise en un mode 'statique' (qui s'applique a un instant donne) et un mode 'evolutif' (qui s'applique sur un intervalle de temps). Le code est ecrit en langage Matlab et utilise la methode des elements finis. La nature non-lineaire du probleme d'EFL est traitee au moyen d'iterations de Newton, et une methode de type programmation sequentielle quadratique est appliquee pour les modes inverses. Nous soulignons que le mode 'inverse evolutif' est, a notre connaissance, une caracteristique unique de FEEQS.M. Apres avoir decrit les problemes d'EFL ainsi que les methodes numeriques utilisees et quelques tests de FEEQS.M, nous presentons deux applications. La premiere, decrite dans le Chapitre 3, concerne l'identification du domaine operationnel en termes d'equilibre plasma pour le tokamak ITER. Ce domaine est contraint par les limites du systeme de champ poloidal portant par exemple sur les courants, forces ou champ magnetiques dans les bobines. Nous avons implemente des termes de penalisation dans la fonction-cout du mode 'statique inverse' de FEEQS.M pour prendre en compte ces limites. Ceci nous a permis de calculer de facon rapide, rigoureuse et automatique le domaine operationnel, ce qui represente un progres substantiel par rapport aux methodes 'traditionnelles' qui impliquent une intervention humaine beaucoup plus lourde. La seconde application, presentee au Chapitre 4, concerne le developpement d'une transition rapide d'une configuration plasma 'limitee' a une configuration 'divergee' au debut d'une decharge dans le tokamak WEST. La motivation est ici la reduction de la contamination du plasma par les impuretes de tungstene. A cette fin, le code FEEQS.M est utilise dans son mode 'inverse evolutif'. Des donnees experimentales de WEST sont utilisees pour parametrer la simulation. Le calcul FEEQS.M fournit alors des trajectoires optimales pour les courants des bobines poloidales et les voltages de leurs alimentations afin d'obtenir une transition 'limite'-'diverge' rapide. Ces trajectoires sont testees d'abord sur le 'simulateur de vol' WEST (qui embarque FEEQS.M en mode 'direct evolutif' couple a un systeme de retroaction identique a celui utilise dans WEST) et ensuite experimentalement sur WEST. Ceci a permis de passer d'une transition durant 1s a une transition durant 200 ms