Les mécanismes physiologiques à l’origine des épisodes d’apnée, chez l’adulte et le prématuré, ne sont pas encore entièrement élucidés. L’objectif principal de cette thèse est de proposer une approche, basée sur des modèles computationnels, afin de mieux com- prendre la réponse cardio-respiratoire aiguë à un épisode d’apnée. Un modèle original des interactions cardio-respiratoires a été proposé et adapté selon 3 versions : adulte, nouveaux-né à terme et prématuré. Les analyses de sensibilité, réalisées sur ces modèles, ont mis en en évidence l’importance de certaines grandeurs physiologiques : fraction d’oxygène inspiré, les taux métaboliques, le chemoréflexe et le volume pulmonaire. À partir de ces résultats un sous-ensemble de paramètres a été sélectionné pour réaliser la première identification spécifique-patient d’un modèle adulte pour étudier la dynamique de SaO2 pendant une apnée obstructive à partir d’une base de données clinique composée de 107 apnées obstructives réparties sur 10 patients. À par- tir des paramètres identifiés, un phénotype des patients a été obtenu, différenciant les patients présentant un risque accru d’instabilité respiratoire et de respiration périodique. Les résultats de la thèse ouvrent de nouvelles perspectives pour la prise en charge et l’optimisation de certaines thérapies (CPAP, PEEP, oxygénothérapie,...) en unités de soins intensifs néonatals et adultes.