Cette thèse traite de la problématique générale des traces numériques liées à la réalisation d'une activité documentaire instrumentée. Elle s'inscrit dans le cadre de l'approche des Systèmes à Base de Traces modélisée (SBTm) pour laquelle elle développe pour la première fois une méthodologie complète de modélisation des traces numériques qui lui est propre. L'approche des SBTm propose de définir a priori les objets de l'observation automatique dans un modèle de trace. La conception de la méthodologie proposée repose sur des fondements théoriques tirés de domaines de recherche impliquant des formes de modélisation de l'activité instrumentée (IHM, IC, CSCW), et sur une mise en pratique dans deux situations d'activités réelles, l'une d'apprentissage collaboratif à distance, l'autre de production de contenus de formation. Dans le cadre du second terrain d'application, un développement technique de visualisation de traces a permis la tenue d'une expérimentation spécialement conçue pour évaluer le potentiel des traces modélisées en tant que support de réflexivité d'une activité documentaire complexe. Les premiers résultats de ce travail exploratoire dans des situations d'activités collectives ont conduit à étendre le cadre conceptuel des SBTm. L'apport de la notion de trace conjointe, qui désigne des traces générées et réutilisées par des collectifs d'utilisateurs, offre de nouvelles perspectives d'usages étendant la problématique générale les traces modélisées.