La congestion routière est le résultat d’un excès de la demande sur l’offre. Sur le réseau autoroutier en particulier, la congestion apparaît soit en section courante, soit au niveau des bretelles d’accès, des bretelles de sortie ou des zones d’entrecroisement qui sont généralement appelées les discontinuités ou nœuds du réseau routier. Les objectif de la thèse sont (i) d'apporter des éclairages sur la phénoménologie du trafic au droit des discontinuités du réseau autoroutier et (ii) de proposer des modèles macroscopiques pour en prédire le fonctionnement et évaluer des stratégies d'optimisation de l'écoulement du flux. Contrairement aux modèles existants, les modèles proposés dans cette thèse prennent en compte les phénomènes physiques du trafic en intégrant explicitement les comportements individuels des usagers. Après avoir présenté les outils méthodologiques et expérimentaux mobilisés, la thèse propose une analyse empirique des changements de voie à partir de données individuelles de trajectoires. Sur la base des résultats empiriques, la thèse présente ensuite les modèles analytiques développés qui sont utilisés dans une dernière partie pour proposer des stratégies d'optimisation de l'écoulement du flux du trafic.