Résumé : Cette habilitation présente une vue d'ensemble de mes travaux concernant l'analyse statistique et algorithmique de la structure des réseaux, et en particulier des réseaux biologiques. Il est structuré en trois parties. La première concerne l'étude de modèles de graphes aléatoires, notamment ceux basés sur la notion de mélange. Les questions de l'estimation de leur paramètres et de la classification des sommets y sont notamment abordées. La seconde partie est consacrée au développement statistique de la détection de motifs dans les réseaux, et en particulier dans le cadre de la notion de motif local. Enfin, le troisième chapitre reprend des thèmes liés à l'algorithmique et à la théorie des graphes en illustrant par deux exemples l'importance de la structure des cycles d'un réseau.