Cette thèse est consacrée à la modélisation spatio-temporelle par un modèle mathématique qui est appliqué à l'imagerie dynamique du coeur et à la recherche d'images par le contenu. L'approche proposée se base sur le modèle d'état harmonique qui est linéaire et dynamique. Tout d'abord, nous donnons la définition du modèle. Puis, nous prolongeons cette définition du modèle pour qu'il réponde aux objectifs de notre de travail. Cette redéfinition du modèle nous a permis de proposer des algorithmes originaux dans les deux contextes d'applications. Dans le contexte de l'imagerie médicale, nous proposons deux algorithmes afin d'assurer le suivi du mouvement du ventricule gauche sur base d'images IRM. Ces algorithmes offrent une aide à l'émission de diagnostic grace à l'ensemble des mesures produites. Pour ce qui est de la recherche par le contenu, nous proposons trois descripteurs qui assurent une représentation succincte et intuitive des objets présents dans les bases d'images d'évaluation. Un procédé de normalisation, des mesures de similitudes adaptées sont implantés pour évaluer, lors d'expériences, l'invariance, la discrimination et la robustesse de nos descripteurs de formes.