Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la conception de véhicules autonomes, et plus spécifiquement de la vérification de contrôleurs de tels véhicules. Nos contributions à la résolution de ce problème sont les suivantes : (1) fournir une syntaxe et une sémantique pour un modèle de systèmes hybrides, (2) étendre les fonctionnalités du model checker statistique Cosmos à ce modèle et (3) valider empiriquement la pertinence de notre approche sur des cas d'étude typiques du véhicule autonome.Nous avons choisi de combiner le modèle des réseaux de Petri stochastiques de haut niveau (qui était le formalisme d'entrée de Cosmos) avec le formalisme d'entrée de Simulink afin d'atteindre un pouvoir d'expression suffisant. En effet Simulink est très largement utilisé dans le domaine automobile et de nombreux contrôleurs sont spécifiés avec cet outil. Or Simulink n'a pas de sémantique formellement définie. Ceci nous a conduit à concevoir une telle sémantique en deux temps : tout d'abord en introduisant une sémantique dite exacte mais qui n'est pas opérationnelle puis en la complétant par une sémantique approchée intégrant le facteur d'approximation recherché.Afin de combiner le modèle à événements discrets des réseaux de Petri et le modèle continu spécifié en Simulink, nous avons proposé au niveau syntaxique une interfacereposant sur de nouveaux types de transitions et au niveau sémantique une extension de la boucle de simulation. L'évaluation de ce nouveau formalisme a été entièrement implémentée dans Cosmos.Grace à ce nouveau formalisme, nous avons développé et étudié les deux cas d'étude suivants : d'une part une circulation dense sur une section d'autoroute et d'autre part l'insertion du véhicule dans une voie rapide. L'analyse des modélisations correspondantes a démontré la pertinence de notre approche.