A oublié de mentionner que je pense que le problème principal était que le premier emplacement que j'ai ouvert une session à (OWA2010) ai été défini en tant qu'Intranet local dans l'IE, alors que le deuxième emplacement (OWA2003) n'était pas défini en tant qu'Intranet local dans l'IE.
Après élimination du premier emplacement de la liste locale d'Intranet dans l'IE, SSO a fonctionné très bien.