L’objectif de cette thèse est de construire un framework qui représente les incertitudes aléatoires et épistémiques basé sur les approches probabilistes et des théories d’incertain, de comparer les méthodes et de trouver les propres applications sur les grands systèmes avec événement rares. Dans la thèse, une méthode de normalité asymptotique a été proposée avec simulation de Monte Carlo dans les cas binaires ainsi qu'un modèle semi-Markovien dans les cas de systèmes multi-états dynamiques. On a aussi appliqué la théorie d’ensemble aléatoire comme un modèle de base afin d’évaluer la fiabilité et les autres indicateurs de performance dans les systèmes binaires et multi-états avec technique bootstrap. / Our research objective is to build frameworks representing both aleatory and epistemic uncertainties based on probabilistic approach and uncertainty approaches and to compare these methods and find the proper applicatin for these methods in large scale systems with rare event. In this thesis, an asymptotic normality method is proposed with Monte Carlo simulation in case of binary systems as well as semi-Markov model for cases of dynamic multistate system. We also apply random set as a basic model to evaluate system reliability and other performance indices on binary and multistate systems with bootstrap technique.