Ce travail de thèse porte sur la problématique d'élaboration de modèles de systèmes hétérogènes. Il a associé le laboratoire de recherche LAAS-CNRS et la société MENTOR GRAPHICS. Il prend place au sein d'un processus de conception qui se fonde sur les recommandations de l'EIA-632 et sur une ingénierie guidée par les modèles. L'objectif de notre travail est de montrer en quoi le langage VHDL-AMS est adapté à la problématique de modélisation et de simulation de la solution physique au sens des recommandations de l'EIA-632. Dans un premier temps, ce manuscrit présente un état de l'art sur les besoins en modélisation pour la conception système, et dresse un bilan sur les différents langages de modélisation susceptibles d'y répondre. Afin de proposer la norme VHDL-AMS (IEEE 1076.1-1999) comme solution, notre travail s'est attaché à présenter et proposer une méthode à mettre en oeuvre pour converger vers cette norme. Notre démarche s'appuie sur l'ingénierie guidée par les modèles avec une place prépondérante jouée par les transformations de modèle. Nous avons développé ce concept de transformation en vue d'une convergence vers le VHDL-AMS : nous développons la notion de meta modèle avec, entre autre, la création d'un meta modèle du langage VHDL-AMS. Celui-ci va permettre une vérification de la conformité des modèles créés, mais aussi l'écriture de règles de transformations au niveau meta modèle. L'intérêt des industriels possédant un existant de modèles écrits dans un langage de description de matériel propriétaire autre (par exemple le langage MAST) en vue d'une migration vers la norme VHDL-AMS, nous a permis d'éprouver cette méthodologie dans de nombreux cas concrets. Nous avons aussi comparé cette approche à une méthodologie que nous avions précédemment définie, nécessitant une expertise dans les deux langages source et cible. Cela nous a permis de conclure positivement sur la faisabilité d'une telle transformation avec une semi-automatisation et une expertise encore n écessaire à certaines étapes. A titre de démonstration, nous avons développé de nombreux modèles mixtes confirmant les aptitudes du VHDL-AMS à pouvoir être le support principal du prototypage virtuel, ainsi que la validité de notre méthode de transformation. Nous avons notamment réalisé la modélisation VHDL-AMS d'un système très hétérogène de mise à feu d'une charge pyrotechnique, qui valide notre méthodologie. La validation des modèles en conformité avec les spécifications est une des perspectives identifiées de nos travaux, à approfondir.