Au cours des dernières décennies, le monde a connu une forte croissance de la demande en ressources minérales en général et en phosphate en particulier. A la lumière d’une demande mondialisée, d’une hausse des préoccupations environnementales, sociales, politiques, et réglementaires, l’industrie des phosphates doit relever de nouveaux défis et moderniser son fonctionnement technique, son organisation managériale et sa gestion industrielle. Ces défis impactent l’ensemble de la chaîne logistique, de l'extraction de la roche phosphatée à l'utilisation d'engrais et au recyclage des déchets riches en phosphore. C’est dans une perspective de pilotage optimisé et responsable des ressources phosphatées que s’insèrent les travaux de cette thèse. Dans un cadre de recherche-intervention, l’ambition est (i) de contribuer à établir de nouvelles méthodes d’organisation industrielle pour répondre à une problématique concrète de réponse aux exigences des clients en termes de coût, délai et qualité du produit phosphaté et (ii) d’accompagner les acteurs industriels dans l’implémentation de ces nouvelles méthodes. Le terrain industriel mobilisé dans cette thèse est l’Axe Centre du groupe OCP qui comprend trois sites miniers, des unités de traitement, des usines chimiques et un port pour l’expédition des produits. Ce travail débute par l’état des lieux du site minier de Ben Guérir pour repérer les principales sources de perturbation de la qualité des produits. Un premier modèle d’optimisation des mélanges, le blending dynamique, a été développé, tout en tenant compte des caractéristiques propres au terrain d’analyse. Dans un second temps, une extension du modèle a permis d’intégrer la notion de gammes alternatives compte tenu de leur fort impact sur la composition des mélanges. En parallèle, nous avons proposé une nouvelle approche de gestion des risques par les stocks de flexi-sécurité pour faire face à des commandes urgentes dans un univers incertain. Enfin, un modèle d’optimisation globale multi-sites et multi-gammes a été développé pour répondre à l’ensemble des demandes. Ce modèle tient compte des caractéristiques et des contraintes opérationnelles du système et de la problématique liée à la coproduction pour permettre une gestion intégrée des composantes de l’Axe Centre du groupe OCP. Les performances de ces modèles ont incité le partenaire industriel à développer et à utiliser couramment une version opérationnelle sur les trois sites miniers de l’Axe Centre.