La conception des systèmes mécatroniques, vu leur complexité, nécessite d'entreprendre une approche systémique. Une approche systémique implique l'utilisation d'une méthodologie permettant, en premier lieu, de considérer le système avec toutes ses composantes (mécanique, électronique, informatique, etc.) et de fournir les moyens de concevoir et de spécifier ce système par la définition de ses composants et des liens qui existent entre eux. D'autre part, cette méthodologie doit aussi donner la possibilité de décrire ces composants avec les outils existants dédiés aux domaines technologiques. Nous nous sommes tournés vers des technologies orientées-objet, en l'occurrence l'ingénierie guidée par les modèles MDE, pour construire une méthodologie permettant d'entreprendre cette approche systémique supportant les activités d'ingénierie décrites dans le standard ISO/IEC/IEEE 15288. Dans cette thèse, nous proposons donc une méthodologie qui répond à ces besoins et que nous avons intitulé MISSyM. Dans MISSyM, les activités de conception sont réalisées sur des modèles SysML étendus par des profiles supportant le standard ISO/IEC/IEEE 15288. De plus, MISSyM intègre le support d'éléments de modélisation spécifiques aux systèmes mécatroniques qui sont le composant mécatronique ainsi que des extensions et des design pattern spécifiques. Nous avons aussi intégré dans MISSyM une extension au langage SysML supportant les Bond Graphs et permettant d'entreprendre une analyse énergétique des systèmes hétérogènes. Nous avons par la suite enrichi la méthodologie MISSyM par une méthode de vérification de la qualité de l'architecture qui repose sur un algorithme utilisant des métriques sur les modèles décrivant l'architecture d'un composant donné ou du système puis appliquant un algorithme de partitionnement de la matrice de dépendances ou DSM (existant) pour proposer une amélioration de cette architecture. Nous avons en plus fourni l'ouverture vers le langage de simulation Modelica par la génération de code. Et finalement, nous avons décrit le processus global de la méthodologie basé sur l'architecture de modèles MDA et en concordance avec le standard d'ingénierie système ISO/IEC/IEEE 15288. Nous avons fourni un exemple d'application pour permettre aux ingénieurs système de mieux utiliser le nouveau langage SysML à travers cette méthodologie.