Ce travail de thèse adresse une problématique industrielle qui s'articule autour de la modélisation de la chaîne logistique, composée essentiellement de groupements de PME mécatroniques, afin d'analyser les caractéristiques organisationnelles et comportementales et d'en évaluer la performance. Le développement de la solution de modélisation s'inscrit dans une démarche de raffinement itératif et d'intégration progressive de modèles. Le cadre de cette démarche constitue le fondement du processus de développement adopté « ArchMDE » basé sur l'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM). Par conséquent, les travaux de cette recherche sont caractérisés par une contribution double. Dans la première contribution, il s'agit de la proposition d'un métamodèle générique de la chaîne logistique. En puisant dans la littérature nous avons proposé une méthodologie de conceptualisation incrémentale et générique qui permet la génération d'un modèle conceptuel de la structure d'une chaîne logistique ainsi que les relations entre ses différentes entités. L'application de cette démarche a donné lieu à la construction d'un métamodèle décrivant le champ d'application étudié (PME mécatroniques). La seconde contribution permet de formaliser le comportement dynamique des concepts générés lors de la première étape en adoptant le paradigme multi-agent. Ainsi, nous avons proposé une agentification du métamodèle du domaine en se basant sur l'analogie naturelle entre la chaîne logistique et le système multi-agent. Cette agentification a donné lieu à un métamodèle du domaine agentifié avec une mise en place des protocoles d'interaction visant à synchroniser et piloter la chaîne logistique. L'étude des relations et du comportement dynamique des différents concepts a permis d'aboutir à un métamodèle d'implémentation qui exprime à la fois les deux vues statique et dynamique du domaine d'application. Ce dernier artefact a fait l'objet d'une instanciation et d'une implémentation d'un cas industriel réel dans un environnement JAVA.