Le thème principal de cette thèse est la navigation d'un robot mobile. Ce thème est traité à travers trois questions fondatrices: comment définir, réaliser et implanter une tâche de navigation, et en particulier, comment localiser et contrôler un robot mobile. Dans le contexte d'une localisation par rapport à une carte d'amers ponctuels, nous expliquons comment optimiser le processus de mise en correspondance, comment convertir l'incertitude sur la mise en correspondance en incertitude sur la localisation, et comment mesurer un indicateur de confiance sur cette localisation. Ces informations sont ensuite intégrées dans un système de contrôle et d'évitement d'obstacles fondés sur un raisonnement probabiliste. L'ensemble des résultats obtenus dans cette thèse ont été validés expérimentalement sur le CyCab, véhicule expérimental de l'INRIA Rhone-Alpes. Deux applications sont présentées: une application intégrant localisation, modélisation de l'environnement, planification, exécution de trajectoire et évitement d'obstacles et une application permettant au CyCab de se déplacer sur une trajectoire définie en termes sensori-moteurs, tout en évitant d'éventuels obstacles.