Cette thèse aborde le défi de la conception des systèmes de mobilité urbaine. Elle vise à développer un modèle d’expérience-voyageur pour faciliter, dans une démarche de conception, le diagnostic des problèmes de voyage et améliorer la pertinence des modèles de transport pour les voyageurs. En combinant les points de vue de la conception de l’expérience-utilisateur et du transport, elle contribue à approfondir la compréhension de comment les voyageurs vivent leur voyage et particulièrement des problèmes qu’ils rencontrent. Le premier axe d’investigation est lié à la modélisation de l’expérience-voyageur pour alimenter un diagnostic pertinent et riche des problèmes de voyage. Dans un deuxième axe, les voyageurs sont impliqués, par une démarche de théorie ancrée, pour identifier les problèmes qu’ils rencontrent lors de l’utilisation de systèmes de mobilité urbaine au moyen de stimuli appropriés.Un troisième axe introduit des attributs subjectifs de voyage dans des modèles de transport afin d’améliorer leur précisionCette recherche utilise la recherche-action comme méthodologie. Elle combine revue de littérature dans les disciplines de conception et de transport, quatre observations terrain, quinze interviews en profondeurs aves des voyageurs et experts en transport, cinq ateliers de problématisation, et deux expérimentations, dans une amélioration cyclique des résultats. Les différentes utilisations du modèle ont permis un diagnostic approfondi de trois systèmes de mobilité urbaine (train de banlieue, bus à la demande, navette sur voie dédiée) et la mise au point d'attributs centrés sur le voyageur pour un modèle d’optimisation et une simulation multi-agents qui ont été testé par une enquête de plus de 450 participants. / This thesis addresses the challenge of designing urban mobility systems. It aims at developing a traveler experience model to help diagnose travel problems in a design approach and improve the relevance of transportation models for travelers. By combining the views of user-experience design and transportation, it helps to deepen the understanding of how travelers experience their journey and especially the problems they face. The first axis of investigation is related to the modeling of the traveler experience to feed a relevant and rich diagnosis of travel problems. In the second axis, travelers are involved, through a grounded theory approach, to identify the problems they encounter when using urban mobility systems, using appropriate stimuli.The third axis introduces travel subjective attributes into transport models to improve their accuracy.This research used action research as a methodology. It combines literature review in design and transportation disciplines, four field observations, fifteen in-depth interviews with transport travelers and experts, five problem-solving workshops, and two experiments, in a cyclical improvement of results. The various uses of the model have led to an in-depth diagnosis of three urban mobility systems (suburban train, on-demand bus, dedicated shuttle) and the development of traveler-centric attributes for an optimization model and a multi-agent simulation that was tested by a survey of over 450 participants.