Nous abordons, dans cette thèse, la problématique de la résolution de problèmes à l'aide des systèmes multi-agent réactifs, une approche décentralisée et auto-organisée. Nous étudions comment des agents réactifs, dont les décisions ne dépendent que de leurs perceptions locales, peuvent interagir pour produire des solutions robustes et performantes. Assurer formellement les propriétés d'un tel système devient alors un enjeu particulièrement important du domaine. Nous cherchons en particulier à évaluer l'intérêt de ce type d'approches pour pour le problème de la patrouille multi-agent qui consiste à visiter l'ensemble des noeuds d'un environnement discret le plus régulièrement possible. Nous proposons le modèle EVAP qui repose sur l'utilisation d'agents fourmi se coordonnant par marquage de l'environnement à l'aide de phéromones digitales. Nous nous intéressons à ce modèle à travers les études théorique et expérimentale de son comportement. En particulier, nous prouvons que les agents s'auto-organisent vers des attracteurs cycliques stables. Ceux-ci garantissent une fréquence de visite de l'environnement quasi optimale. Nous étudions enfin la robustesse d'EVAP aux variations des hypothèses d'exécution.