Cette these est consacree a la modelisation spatio-temporelle par un modele mathematique qui est applique a l'imagerie dynamique du coeur et a la recherche d'images par le contenu. L'approche proposee se base sur le modele d'etat harmonique qui est lineaire et dynamique. Tout d'abord, nous donnons la definition du modele. Puis, nous prolongeons cette definition du modele pour qu'il reponde aux objectifs de notre de travail. Cette redefinition du modele nous a permis de proposer des algorithmes originaux dans les deux contextes d'applications. Dans le contexte de l'imagerie medicale, nous proposons deux algorithmes afin d'assurer le suivi du mouvement du ventricule gauche sur base d'images IRM. Ces algorithmes offrent une aide a l'emission de diagnostic grace a l'ensemble des mesures produites. Pour ce qui est de la recherche par le contenu, nous proposons trois descripteurs qui assurent une representation succincte et intuitive des objets presents dans les bases d'images d'evaluation. Un procede de normalisation, des mesures de similitudes adaptees sont implantes pour evaluer, lors d'experiences, l'invariance, la discrimination et la robustesse de nos descripteurs de formes."