De récentes techniques d'observation sur le noyau de cellules vivantes ont mit en évidence les aspects dynamiques et auto-organisés des structures multiprotéiques à de nombreuse échelles spatiales et temporelles [Misteli 2007, Cell, 128:787-800]. Ajoutées aux récentes observations du caractère stochastique de l'expression des gènes [Kaern et al. 2005, Nat.Rev.Genet., 6:451-64], ces propriétés remettent fortement en cause notre compréhension des processus cellulaires. La difficulté pour les expérimentateurs d'observer ces phénomènes aux échelles spatio-temporelles pertinentes rend les approches de modélisation et de simulation essentielles. Dans le cadre de cette thèse, il s'agit de modéliser cette structuration dynamique à différentes échelles (des complexes multiprotéiques à l'organisation du noyau cellulaire) et d'en analyser les propriétés stochastiques résultantes, par des méthodes allant de la simulation moléculaire individu-centrée (ou multi-agents) à l'analyse de processus stochastiques biophysiques.