Cherchant à établir un pont théorique et pratique entre les sciences de l'éducation, les sciences cognitives et la philosophie des sciences, la thèse développe un modèle didactique à l'interface entre ces disciplines : le modèle allostérique de l'apprendre initié et développé par Giordan (1988) et al. (1992), qui s'inscrit dans le paradigme des théories du changement conceptuel. Nourri par les travaux récents des psychologues cognitifs sur les processus d'apprentissage tels que les théories du recyclage neuronal (Dehaene, 2007) ou de l'inhibition cérébrale (Houdé & Tzourio-Mazoyer, 2003), ainsi que sur diverses théories relatives à l'élaboration de la pensée telles que l'économie comportementale (Tversky & Kahnernan, 1982) ou le modèle-cadre SRK (Rasmussen, 1990), ce modèle développe et précise le concept d’allostérie à travers la description et la formalisation des processus de déconstruction-reconstruction des conceptions, qui ont lieu lors des apprentissages complexes. De la phase de théorisation du modèle, effectuée par un recours aux formalismes de la réactivité chimique en accord avec la métaphore initiale de l'allostérie, il est possible de déduire divers environnements didactiques opératoires et féconds pour le praticien de l'enseignement et de la médiation scientifiques. Ces prévisions théoriques sont alors mises à l'épreuve de l'expérimentation didactique à travers une recherche de terrain centrée sur la notion d'expérience contre-intuitive (Eastes & Pellaud, 2004) menée auprès de différents types de publics. / Aiming at bridging education sciences, cognitive sciences and philosophy of science both theoretically and practically, this thesis develops a didactical model at the interface between these fields: the allosteric learning model developed by Giordan (1988) et al. (1992), understood in the context conceptual change theories paradigm. Fueled by the recent works of cognitive psychologists on learning processes such as neuronal recycling (Dehaene, 2007) or cerebral inhibition (Houdé & Tzourio-Mazoyer, 2003), as well as on various theories related to the thought processes such as behavioral economies (Tversky & Kahneman, 1982) or the Skills-Rules-Knowledge framework model (Rasmussen, 1990), this model develops and refines the concept of allostery through the description and formalization of specific processes that take place in complex learning situations : the deconstruction-reconstruction of conceptions. Based on the theorization of the model, done through the use chemical reactivity formalisms in line with the initial metaphor of allostery, it is possible to deduce various operational and fruitful didactical environments for teaching practitioners or science communication professionals. These theoretical projections are then put to the test through didactic experimentation taking the shape of field research on the notion of counter-intuitive experiment (Eastes & Pellaud, 2004) conducted with different types of target groups.