Au cours de la dernière décennie, la conception des systèmes embarqués a évolué dans l'optique d'augmenter la puissance de calcul tout en conservant une faible consommation d'énergie. À titre d'exemple, les véhicules autonomes tels que les drones sont un domaine d'application représentatif qui combine de la vision, des communications sans fil avec d'autres noyaux de calculs intensifs, le tout avec un budget énergétique limité. Avec l'avènement des systèmes multicoeurs sur puce (MpSoC), la simplification des processeurs a diminué la consommation d'énergie par opération, alors que leur multiplication a amélioré les performances. Cependant, l'apparition du phénomène de dark silicon a conduit à l'intégration d'accélérateurs matériels spécialisés au sein des systèmes multicoeurs. C'est ainsi que sont nées les architectures massivement multicoeurs hétérogènes (HMpSoC) combinant des processeurs généralistes (SW) et des accélérateurs matériels (HW). Pour ces architectures hétérogènes, les performances et la consommation d'énergie dépendent d'un large ensemble de paramètres tels que le partitionnement HW/SW, le type d'implémentation HW et le coût de communication entre les organes de calcul HW et SW conduisant ainsi à un immense espace de conception. Dans cette thèse, nous étudions des méthodes permettant la réduction de la complexité de développement et de mise en oeuvre d'applications efficaces en énergie sur HMpSoC. De nombreuses contributions sont proposées pour améliorer les outils d'exploration de l'espace de conception (DSE) avec des objectifs énergétiques. Tout d'abord, une définition formelle de la structure HMpSoC est introduite ainsi qu'une méthode de représentation générique axée sur la hiérarchie mémoire. Ensuite, un outil de modélisation rapide de l'énergie est proposé et validé sur plusieurs applications. Ce modèle énergétique sépare les sources d'énergie en trois catégories (calcul statique, dynamique et communications) et calcule leurs contributions sur la consommation globale de manière indépendante. Basée sur une étude précise des communications, cette approche calcule rapidement la consommation d'énergie pour une répartition donnée d'application sur un HMpSoC. Dans un deuxième temps, nous proposons une méthodologie permettant l'exploration énergétique d'accélérateurs sur HMpSoC. Cette méthode s'appuie sur le modèle de consommation précédent couplé à une formulation de programmation linéaire en nombre entier mixte (MILP). Cela permet de sélectionner efficacement les accélérateurs HW et le partitionnement HW/SW et ainsi d'obtenir une implémentation efficace en énergie pour une application tuilée. Les expériences réalisées ont montré la complexité du processus de validation d'outils/algorithmes de DSE sur une large gamme d'applications et d'architectures. Afin de résoudre ce problème, nous proposons un simulateur d'architectures HMpSoC intégrant un modèle de consommation permettant d'observer l'exécution d'applications. La structure de l'architecture cible est décrite à l'aide d'un fichier de configuration basé sur le modèle de représentation générique précédent. Ce fichier est chargé dynamiquement lors du démarrage du simulateur. De plus, ce simulateur est associé à un générateur d'applications permettant la création d'un large ensemble d'applications représentatives du domaine. Ce générateur se base sur un ensemble de schémas de calcul et de communication élémentaire qu'il combine pour obtenir une application complète. Les applications ainsi obtenues peuvent être enrichies par des informations de placement et automatiquement exécutées sur le simulateur. Cet ensemble d'outils a pour objectif de faciliter la validation de nouveaux algorithmes ciblant le placement efficace en énergie d'application sur une large gamme d'architectures HMpSoC.