Les réponses nutritionnelles et zootechniques des ruminants aux variations de régime sont largement conditionnées par leurs effets au niveau du rumen. L'objectif de ce travail était d'apporter de nouvelles perspectives pour progresser dans la démarche de modélisation de cet organe. La première partie du travail était consacrée à une étude comparative des modèles actuels. Les résultats rendent compte des principes communs appliqués mais aussi des spécificités de chacun des modèles. Leur plus grande faiblesse réside dans leur incapacité à prédire de façon satisfaisante les équilibres des produits terminaux des fermentations. Pour progresser dans ce domaine, nous avons exploré deux voies. La première concerne la représentation de la digestion de l'amidon. Nous avons développé un modèle de prédiction des flux d'amidon. Cette étude a été réalisée à partir de bases de données quantitatives portant sur ces flux mesurés in sacco et in vivo. La seconde voie est basée sur l'application des lois de la thermodynamique au métabolisme microbien. Cette approche originale des aspects fermentaires a comporté un volet modélisation et un volet expérimental.