Depuis plusieurs décennies déjà, le système de santé français a connu de nombreuses mutations qui ont fortement contribué à l’amélioration de la prise en charge des pathologies aiguës et à l’accroissement de l’espérance de vie. Ces progrès ont cependant conduit à un vieillissement progressif de la population ainsi qu’à une hausse des pathologies chroniques, qui pèsent aujourd’hui fortement sur les dépenses de santé. Dans un contexte d’augmentation perpétuelle de ces dépenses, l’évaluation économique prend alors une place de plus en plus importante dans la prise de décisions par les pouvoirs publiques. Nous proposons dans cette thèse la description de deux méthodologies qui connaissent aujourd’hui un essor certain et peuvent venir compléter l’éventail des outils à disposition de l’économie de la santé, notamment pour l’évaluation de la prise en charge des pathologies chroniques : l’analyse de séquences et la modélisation par agents. Dans un second temps, nous mettons en application les concepts décrits sur des cas d’études concrets issus du champ de deux pathologies chroniques distinctes : les cancers thyroïdiens et le VIH. Dans le contexte des cancers thyroïdiens, l’analyse de séquences a permis de mettre en évidence différentes trajectoires de prise en charge et d’estimer l’impact de différentes caractéristiques individuelles sur celle-ci, puis d’évaluer l’impact de ces trajectoires sur le coût de prise en charge. Dans le contexte du VIH, la construction de modèles à agents nous a permis de mener deux analyses d’impact budgétaires portant sur l’introduction de nouveaux antirétroviraux génériques et de conditionnement trimestriels d’antirétroviraux sur le marché français. Ces travaux mettent ainsi en avant l’apport potentiel de l’analyse de séquences et de la modélisation par agent pour l’évaluation économique en santé.