Ces dernières années, LPWAN sont devenus une technologie clé pour l'IoT, car ils offrent une solution abordable pour connecter des dispositifs à très faible consommation d'énergie sur de longues distances. Parmi les différentes technologies LPWAN, NB-IoT est devenu une solution largement privilégiée, en particulier pour les applications nécessitant une large couverture et une communication fiable. Cependant, avec le besoin croissant d'étendre la connectivité IoT aux zones reculées et mal desservies, l'intégration du NB-IoT avec les réseaux satellites, en particulier les satellites LEO, suscite un intérêt croissant. Cette intégration présente des défis uniques en raison de la nature dynamique des communications par satellite, notamment en ce qui concerne la synchronisation et la gestion d'une densité élevée de UEs lors de la procédure d'accès aléatoire, etc. En réponse à ces défis, cette thèse apporte plusieurs contributions clés. Tout d'abord, un cadre complet basé sur des KPIs, tels que la fiabilité, la latence, le débit et l'efficacité énergétique, a été développé pour évaluer et optimiser systématiquement les communications IoT via satellite. Ce cadre offre une approche structurée pour équilibrer les compromis inhérents aux réseaux IoT basés sur les satellites. Ensuite, la thèse introduit une méthode novatrice de synchronisation descendante qui fonctionne sans dépendre du GNSS, réduisant ainsi la consommation d'énergie et améliorant la précision de la synchronisation dans les environnements de LEO. En s'appuyant sur cela, une stratégie de réveil sans GNSS est proposée pour améliorer l'efficacité énergétique, notamment dans les scénarios de couverture satellite intermittente. Cette stratégie permet aux UEs d'économiser de l'énergie en gérant leurs états actifs et en veille, prolongeant ainsi la durée de vie de la batterie sans compromettre la fiabilité des communications. Enfin, la thèse aborde le défi de l'accès aléatoire dans les environnements à haute densité en proposant une méthode de détection précoce pour réduire les collisions lors de la procédure d'accès aléatoire. Cette méthode améliore la capacité du réseau à gérer un grand nombre de UEs, garantissant que davantage de UEs peuvent accéder au réseau avec moins de collisions. Ensemble, ces contributions offrent un ensemble complet de solutions pour surmonter les limitations des stratégies actuelles d'intégration du NB-IoT et des satellites LEO, ouvrant la voie à des réseaux IoT plus efficaces et évolutifs dans des environnements difficiles.