La présente thèse est partie d'une interrogation initiale sur la compatibilité avec les exigences du développement durable des modèles économiques d'optimisation de la pollution. Elle est centrée sur les modèles dynamiques de régulation de la pollution et de gestion du capital naturel. A l'aune d'un critère \textit{a minima }de soutenabilité demandant une préservation suffisante de la capacité d'assimilation de la pollution par l'environnement, nous analysons dans une première partie les trajectoires de pollution optimale dans un cadre de maximisation intertemporelle de l'utilité actualisée. Les modèles théoriques standard dynamiques de contrôle de la pollution de flux (Ch.1) et de stock (Ch.2) sans accumulation de capital sont modifiés pour permettre une valorisation explicite de cette capacité d'assimilation. Ils sont illustrés respectivement par le rôle des zones ripariennes dans l'absorption des nitrates lixiviés et par la capacité d'assimilation du CO$_2$ par la biosphère. Cet examen montre que la compatibilité entre les exigences de durabilité n'est pas assurée dans tous les cas, ce qui nous conduit à rechercher des formes de modélisation différentes, davantage en phase avec les objectifs du développement durable. Dans une deuxième partie nous rapprochons les bases d'une approche de la régulation de la pollution de celles de la gestion d'une ressource naturelle renouvelable. Cette perspective nous conduit à explorer les alternatives au critère de la maximisation de l'utilité actualisée représentées par des critères comme la Règle d'Or Verte, le Maximin (Ch.3) ou la Viabilité (Ch.4). A partir des intuitions réunies au cours des deux premières parties, nous proposons dans la dernière partie (Ch.5) un modèle simplifié de croissance avec capital physique et capital naturel. Ce modèle, caractérisé par la dépréciation endogène du capital naturel, nous permet d'élargir aux capacités économiques notre réflexion sur la soutenabilité en termes de préservation des capacités environnementales.