Les travaux présentés dans cette thèse concernent l'amélioration des capacités de modules de détection et de localisation de défauts implantés sur des systèmes décrits par de multiples modèles linéarisés valides autour de points de fonctionnement donnés. La démarche générale des travaux effectués est basée sur l'utilisation de la logique floue en tant qu'outil de synthèse d'un sélecteur d'état, permettant une adaptation progressive des éléments d'un module de diagnostic lors du passage d'un point de fonctionnement à un autre plutôt qu'un changement abrupt de ces éléments. Dans la première partie de la thèse, une étude des outils flous utilisés est effectuée afin d'une part de mettre en évidence la pertinence de l'utilisation de la logique floue dans le cadre du travail effectué, et d'autre part en vue de définir des conditions d'utilisation reproductibles et quantifiables sur la base de critères de précision ou de temps de calcul lors de la synthèse de modèles d'entrée/sortie flous. Une structure est définie pour le sélecteur d'état proposé, structure basée sur un modèle de relation flou. La sortie du sélecteur d'état consiste en un critère de localisation, la définition des entrées de ce sélecteur faisant l'objet d'une discussion car dépendante de nombreux paramètres. La seconde partie de la thèse traite du problème de la minimisation des erreurs de modèle survenant lors du passage d'un point de fonctionnement à un autre. Le travail présenté se place dans le cadre d'un système permettant d'obtenir par mesure directe les grandeurs utilisées comme entrées du sélecteur d'état flou, puis une méthodologie de synthèse d'un modèle de transition flou basé sur le critère de localisation généré est développée. Les travaux effectués dans cette partie sont validés par leur application théorique puis pratique à un système hydraulique disponible sous forme de maquette d'essai, et leur apport à l'existant est montré par une comparaison des résultats obtenus à ceux issus d'autres méthodes. La troisième et dernière partie de la thèse expose, dans un premier temps, une méthode permettant d'effectuer la synthèse d'un vecteur d'information suffisamment pertinent pour que sa prise en compte comme entrée du sélecteur d'état mène à un critère de localisation aisément exploitable et ce pour une large gamme de systèmes. Dans un second temps, l'applicabilité du critère de localisation synthétisé à un générateur adaptatif de résidus dédié à des systèmes décrits par des méthodes multi-modèles est étudiée et justifiée. Cette méthode est basée sur l'adaptation en ligne des paramètres de synthèse intervenant dans la construction de filtres de Kalman, une pondération étant effectuée entre l'influence des modèles et les observations effectuées en fonction de l'état du système. Puis, la méthode développée est appliquée à un système pilote d'enroulement de bande sous tension à des fins de validation, différents types de défauts étant générés sur ce processus non linéaire pour lequel huit points de fonctionnement différents ont été définis. Les résultats issus de cette application montrent la pertinence des travaux effectués dans le cadre de la détection et de la localisation de défauts sur des systèmes décrits par des méthodes multi-modèles.