Cette thèse explore les rapports entre la formalisation mathématique, ses implications dans les pratiques compositionnelles et ses répercussions sur l’interprétation analytique. Elle se base sur l’étude de Semi-Simple Variations pour piano (1956) de Milton Babbitt, de Nomos Alpha pour violoncelle (1965-1966) de Iannis Xenakis (1921/22-2001), et d’une sélection de textes théoriques publiés par les compositeurs autour de ces deux œuvres.L’argumentaire est divisé en trois parties. La première étudie les textes théoriques afin d’en dégager les éléments formalisés (ou résultant de la formalisation) ainsi que les indices permettant d’en retracer les implications dans les pratiques compositionnelles. Ces éléments sont précisés dans la deuxième partie via la reconstitution des traces laissées par les composantes formalisées dans les textes musicaux (« modèles théoriques »). Ce travail est mené sur les deux œuvres proposées à l’analyse puis élargi à d’autres œuvres. Les modèles théoriques de deux d’entre elles étaient jusque-là restés inédits : Three Compositions for Piano de Babbitt (1947-1948) ; et Akrata de Xenakis pour 16 vents (1964-1965). La troisième partie soumet Semi-Simple Variations et Nomos Alpha à deux analyses : la première étudie les modèles théoriques, directement liés aux univers formels, alors que la seconde examine les surfaces sonores et comment elles articulent et/ou contredisent les éléments dégagés au niveau des modèles. Tout en soulignant le rôle fondamental, quoique très différent, joué par la formalisation dans les univers compositionnels de Babbitt et de Xenakis, la distance séparant les modèles théoriques des surfaces sonores amènent à considérer l’apport des premiers dans l’interprétation analytique comme étant de nature avant tout heuristique. En tant que traces de la pensée du compositeur, les modèles théoriques peuvent néanmoins suggérer de nouvelles pistes et méritent d’être intégrés à des recherches futures. / This thesis explores the links between mathematical formalization, its implications in compositional practices, and its repercussions on the analytical interpretation. It is based on the study of Milton Babbitt’s Semi-Simple Variations for piano (1956), on Iannis Xenakis’ Nomos Alpha for violoncello (1965-1966), and on a selection of theoretical texts published by the composers around these two works. The argumentation is divided in three parts. The first studies the theoretical texts with the aim of extracting from them the components that are formalized (or result form formalization) as well as the indices pointing towards their implications in the compositional practices. These are then put into sharper view in the second part, through the reconstruction of the traces left by these components in the musical texts (“theoretical models”). This reconstruction is first conducted on the two main works considered before other works are considered. The theoretical models of two of them had until now remained unknown: Three Compositions for Piano by Babbitt (1947-1948) ; and Akrata for 16 winds (1964-1965) by Xenakis. The third part submits Semi-Simple Variations and Nomos Alpha to two analyses: one is aimed at the theoretical models, directly linked to the formal universes, the second examines the musical surfaces and at the way they articulate and/or contradict the elements observed in the models. While underlining the fundamental - though very different - role played by mathematical formalization in Babbitt’s and Xenakis’ compositional universes, the distance that separates the theoretical models from the musical surfaces brings one to consider the role of the former within the analytical enterprise as essentially heuristic. As traces of the composer’s thinking, the theoretical models may however suggest new approaches and deserve to be fully integrated in future research.