Cette thèse a pour finalité l'analyse de l'activité cognitive des designers en vue de formaliser les processus informationnels inhérents aux activités de design industriel et plus particulièrement les activités de catégorisation mentale de l'information implicite qui précède la génération d'esquisses. Un tel modèle formalisé est nécessaire pour, à partir d'une extraction de la connaissance et des règles de design, élaborer de nouveaux outils numériques qui supporteront les processus informationnels amont en conception innovante. Nous avons mis en place deux expérimentations avec des designers experts et novices, afin de mieux décrire les processus cognitifs et affectifs des designers. Nous avons combiné la méthode cognitive (Protocole d'étude selon la méthode de verbalisation spontanée, questionnaire) et physiologique (Activité Electrodermale et eye tracking). La démarche a bénéficié comme terrain expérimental du projet national GENIUS. Ce projet visait à développer un système support à l'activité des designers dans la phase de catégorisation et de génération en conception amont. Notre apport s'appuie sur la formalisation d'un modèle des processus cognitif et affectif des designers. Ce modèle a permis d'extraire des spécifications pour le développement du système ''GENIUS''.