La prosodie est un élément essentiel de la parole. Elle constitue un moyen de transmettre l'emphase, le sens, la structure du discours ou encore les émotions. L'un des buts principaux de la prosodie est de segmenter les énoncés de parole en unités linguistiques plus courtes et de les organiser de manière cohérente pour l'auditeur. Les trois principes organisateurs de la prosodie sont : l'intonation, l'accentuation et le rythme. Le rythme de la parole peut être défini comme la récurrence de syllabes accentuées et leur organisation temporelle par rapport aux syllabes inaccentuées. Il joue un rôle primordial dans la structuration temporelle du flot de parole du point de vue du locuteur, et participe également à faciliter la compréhension du message pour l'auditeur. Le rythme est donc un élément central dans l'étude de la prosodie. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à l'impact que certaines pathologies peuvent avoir sur la production du rythme de la parole. Plus particulièrement, nous avons étudié deux types de pathologies : la maladie de Parkinson, ainsi que les patients atteints d'un cancer de la cavité buccale ou de l'oropharynx ayant subi un traitement médical. Notre objectif principal a été de proposer une modélisation automatique du rythme de la parole pathologique. Grâce à cette modélisation, nous avons voulu mettre en évidence les régularités rythmiques à différents niveaux prosodiques, dans le but de pouvoir caractériser les stratégies de production de parole misent en jeu chez des personnes atteintes de ces deux pathologies. Après avoir posé le cadre théorique du rythme dans lequel nous nous plaçons, nous avons pû réaliser un état de l'art des différentes modélisations automatiques du rythmes existantes. Parmi les modélisations automatiques étudiées, nous avons sélectionné celles dont l'implémentation se rapproche au mieux de nos présupposés théoriques. Nous avons alors testé ces méthodes sur un corpus de slam dans le but de sélectionner les méthodologies qui modélisent au mieux la hiérarchie rythmique de la parole. La modélisation que nous avons retenu se base sur l'analyse des modulations lentes (inférieures à 10 Hz) de l'amplitude du signal de parole. Cette méthode appelée le spectre de modulation d'enveloppe (EMS) permet de caractériser la stratégie de segmentation de la parole des locuteurs. Ainsi, nous avons pu observer dans notre corpus de parole pathologique que les personnes présentant de forts troubles de l'articulation des syllabes ont tendance à favoriser une structuration prosodique très régulière. Au contraire, une personne sans troubles apparents de l'articulation présente une structuration prosodique moins régulière. Nous supposons donc que les patients dont l'intelligibilité est faible à cause de troubles articulatoires se focalisent davantage sur une structuration très régulière de leur parole avec des durées de groupes de mots de longueurs équivalentes. Nous avons par la suite modélisé l'intelligibilité des patients en nous focalisant uniquement sur des indices purement rythmiques issus de l'EMS. Cependant, après analyse des résultats, les indices rythmiques les plus corrélés au score d'intelligibilité de référence estimés par des médecins ORL étaient en réalité fortement dépendants du débit de parole. Nous avons donc proposé de nouvelles caractéristiques du rythme indépendantes du débit de parole. A l'aide de ces nouveaux paramètres, nous avons pu proposer une représentation en deux dimensions de notre corpus de parole pathologique. Cette représentation basée sur les niveaux principaux de régularités de l'EMS nous a permis de caractériser caractériser et de regrouper les personnes avec des stratégies de segmentation de la parole particulières. L'EMS est donc une modélisation pertinente du rythme de la parole qui permet de caractériser efficacement le rythme de la parole au travers d'une représentation de la régularité des niveaux prosodiques à différents niveaux de hiérarchie.