Les infrastructures critiques (IC) sont essentielles au maintien de la stabilité socio-économique et la prospérité d'une population. Assurer leur résilience face aux défaillances et aux perturbations est un enjeu majeur. De par leurs diverses relations d'interdépendance, leurs interfaces de couplage complexes, ainsi qu'une exploitation souvent réalisée par des entités indépendantes, l'analyse et l'optimisation de leur résilience est une tâche difficile. Cette thèse expose trois sujets liés à la résilience des IC interdépendantes, avec un accent particulier sur leur couplage. Premièrement, elle approfondit la vulnérabilité des réseaux ferroviaires et électriques interdépendants, en prenant en compte les interfaces de couplage réalistes et de défaillances en cascade, afin de mieux comprendre leurs risques mutuels. Deuxièmement, elle propose une approche mathématique pour améliorer la résilience des IC interdépendantes à travers l'optimisation de la topologie de leur interface de couplage. Enfin, elle suggère une approche préliminaire pour la prise de décision dans les IC interdépendantes qui tient compte des divers comportements des opérateurs indépendants dans des conditions normales et des situations de perturbation.