Dans le cadre de l'émergence des nouvelles formes organisationnelles (réseau d'entreprises, entreprise virtuelle, entreprise entendue, ...) ce travail s'intéresse plus particulièrement aux groupements de PME. Dans un environnement économique de plus en plus instable caractérisé par une concurrence accrue, les entreprises sont appelées à faire face et à répondre en conséquence pour rester concurrentielle. La coopération au sein d'une structure organisationnelle est devenue une option incontournable pour les PME. Cependant, cette option comporte des risques et doit être maîtrisée et pilotée pour être efficace et pertinente. Les entreprises doivent donc s'appuyer sur des outils et méthodes pour rationaliser leurs différents choix et prendre les bonnes décisions lors de situations critiques. Cette thèse vient s'inscrire dans cette problématique. L'objet de ce travail est de formaliser les liens de coopération inter-entreprises au sein de réseaux de PME, et de représenter leurs trajectoires d'évolution. Cette formalisation se traduit par la construction d'une cartographie organisationnelle des modes de coordination potentiels du réseau. L'évolution de cette cartographie est représentée par un arbre de scénarios. Cette modélisation est basée sur les caractéristiques structurelles des entreprises. Deux critères clés sont identifiés pour le choix d'un mode de coordination entre deux PME : la similarité des compétences et la complémentarité des activités. Ces deux critères sont appuyés par des paramètres explicatifs qui viennent enrichir l'approche proposée (paramètres internes, paramètres relationnels, proximités, ...). Finalement, un outil d'aide à la décision pour les managers et les divers acteurs économiques est proposé pour détecter des liens de coopération potentiels dans un réseau. Il permet de proposer des préconisations pour piloter la trajectoire organisationnelle du réseau. Deux études de cas viennent confronter la méthodologie proposée à la réalité.