Cette thèse se concentre sur l'étude des systèmes réactifs,en explorant comment les effets quantiques nucléaires (EQN), en particulier le tunneling et l'énergie du point zéro (EPZ), peuvent influencer les propriétés dynamiques et thermodynamiques d'un système chimique, en particulier lorsque des atomes légers sont impliqués. En principe,pour inclure les EQN, il faudrait résoudre l'équation de Schrödinger dépendante du temps pour les noyaux atomiques, mais cela n'est possible que pour les systèmes à quelques degrés de liberté.Pour cette raison, différentes méthodes approchées ont été développées. Dans cette thèse, nous discuterons en détail deux approches :Ring Polymer Molecular Dynamics (RPMD) et le Quantum Thermal Bath (QTB).La première repose sur le formalisme des intégrales de chemin développé par R. Feynman, la seconde utilise une équation de Langevin généralisée pour introduire l’EPZ dans une simulation classique. En premier lieu, nous avons étudié comment l'EPZ du système affecte la fragmentation unimoléculaire du méthane, en comparant la constante de réaction et l'énergie d'activation dans les cas classiques et quantiques obtenus avec les méthodes RPMD et QTB. Les résultats montrent que RPMD est capable de capturer correctement les EQN sur les constantes de réaction (et donc l'énergie d'activation).En revanche, QTB surestime largement la constante de réaction dans tous les systèmes étudiés. La raison de ce comportement erroné se trouve dans la distribution des distances: le QTB décrit mal la queue de distribution de probabilité qui est fondamentale pour bien décrire la fragmentation. Ensuite, nous avons étudié le double transfert de proton dans les paires de bases d'ADN guanine- cytosine. En particulier, nous nous concentrons sur la façon dont les EQN et l'environnement biochimique peuvent affecter cette réaction,ainsi que les propriétés thermodynamiques et dynamiques. Afin d'étudier le mécanisme, le profil d'énergie libre a été obtenu en utilisant la technique d'Umbrella Sampling (US) pour les simulations classiques et basées sur le RPMD. De plus, un ensemble de trajectoires a été effectué en partant de la forme tautomérique et en la laissant libre de revenir à la forme plus stable (la forme canonique). Les résultats montrent que pour le dimère en phase gaz, le mécanisme est concerté, et l'effet des EQN est d'accélérer la réaction d'un facteur de 30 par rapport aux cas classiques. Lorsque l'environnement est inclus, le mécanisme se déroule par étapes, les EQN accélérant toujours la réaction, mais c'est le profil d'énergie libre qui est le plus affecté, le processus devenant presque sans barrière. La dernière partie concerne l'étude du tunneling des atomes lourds pour une réaction prototypique, le réarrangement de Cope du semi-bullvalène. Nous nous concentrons sur la réaction dans l'approximation Transition State Theory (TST), en calculant la barrière d'énergie libre avec la technique US pour les méthodes classiques et RPMD. Nous corrigeons également la TST par le facteur de recrossing, afin d'estimer la précision de cette approximation. Nous avons constaté que dans le cas de RPMD, lorsque la température est inférieure à la température dite de “cross-over”, le profil d'énergie libre dans la région de l’état de transition est complètement plat, ce qui est un indicateur typique de l’effet tunnel. L'inclusion du tunneling accélère la réaction jusqu'à 60 ordres de grandeur à 25 K, et cette différence disparaît dans la limite classique (haute température), comme nous nous y attendions. Le calcul du facteur de recrossing montre qu'il est significatif uniquement à la plus basse température (25 K), où cette valeur est d'environ 0,6. Il convient de noter que même si la constante de vitesse est réduite par l'inclusion du facteur de recrossing dans ce régime de basse température, cet effet n'est pas comparable à l'impact de l’effet tunnel qui, comme nous l'avons dit précédemment, accélère la réaction jusqu'à 60 ordres de grandeur.