Les circuits asynchrones suscitent de nombreux intérêts à bien des égards. Cependant la modélisation, l'analyse et l'optimisation des circuits asynchrones constituent des pierres d'achoppement à la diffusion de cette technologie sur un plan commercial. Ce travail vise le développement de modèles de circuits asynchrones capables de retranscrire efficacement les protocoles « poignée de main ». Sur la base de ces modèles, une technique d'analyse rapide et précise des circuits a été développée. Cette technique offre un support complet pour l'analyse de délais statistiquement variables et pour différentes structures de circuit (linéaire / non linéaire, sans / avec condition). Elle permet de réaliser des analyses statiques de timing, de consommation électrique et des effets des variabilités sur les circuits asynchrones. En sus de ces méthodes de modélisation et d'analyse, une technique d'optimisation a été développée. Cette technique d'optimisation est basée sur une réduction du nombre de registres asynchrones à un nombre minimal capable de satisfaire les contraintes de performance. L'utilisation des méthodes proposées a permis l'étude de différents protocoles asynchrones et de leurs impacts sur la vitesse, la consommation et la variabilité des procédés de fabrication. Les méthodes proposées ont été validées grâce à un jeu d'outils logiciels écrits en C + +, Java et Matlab. Ces outils se sont avérés rapides, efficaces et dotés d'une très bonne précision de calcul.