L'objet de ce travail est d'établir un lien entre thermodynamique non linéaire des processus irréversibles et mécanismes de la déformation. L'outil développé repose sur les concepts de la thermodynamique de la relaxation des milieux continus. Il s'appuie en particulier sur deux points essentiels : la distribution et la cinétique non linéaire des processus de relaxation (modèle D.N.L.R. : Distribution of Non Linear Relaxations). Ce formalisme très général permet de retrouver les modèles d'élastoplasticité parfaite, d'élastoplasticité à écrouissage cinématique linéaire et d'élastoplasticité standard à écrouissage isotrope et cinématique non linéaire, sous formes incrémentales. L'utilisation du concept de temps réduit conduit directement aux formulations intégrales (approche endochronique par exemple). Pour valider la description D.N.L.R., nous l'appliquons à des chargements cycliques complexes imaginés pour mettre en évidence le surécrouissage cyclique. Nous modélisons également une série de données expérimentales très variées relative à un matériau viscoplastique à l'aide de deux spectres de temps de relaxation. La structure du formalisme proposé contient en elle même l'ouverture vers des modélisations de mécanismes physiques. C'est sans conteste dans cette direction que l'on trouvera des solutions pour affiner les simulations. Ainsi, après quelques rappels généraux concernant la théorie des dislocations, nous relions la contrainte relaxée du modèle D.N.L.R. à la contrainte interne utilisée couramment en métallurgie physique et définissons le glissement localisé sur les systèmes cristallins. L'exploitation de ces concepts nous permet de donner une interprétation physique aux modes dissipatifs issus de la théorie des fluctuations propre au modèle D.N.L.R., lorsque le Volume Elémentaire Représentatif polycristallin est assimilé à un supermonocristal. Ceci constitue une description de la «transition d'échelle» V.E.R./système de glissement. Nous étudions également la possibilité d'une exploitation de l'approche D.N.L.R. pour couvrir une autre transition vers une échelle plus fine : du système de glissement vers la distribution des dislocations. Le passage du polycristal aux systèmes de glissement est alors assuré par le modèle développé par CAILLETAUD et PILVIN au Centre des Matériaux.