Cette thèse montre la nécessité de développer des méthodes systémiques d'estimation de la sécurité permettant de tenir compte de l'effet de la variabilité de la performance sur la sécurité de la gestion du trafic aérien. Comme la plupart des systèmes socio-techniques modernes, la gestion du trafic aérien est tellement complexe que il lui est impossible d'être complètement décrite. Comme conséquence directe, sa performance ne peut être complètement explicitée, car elle doit varier afin de correspondre aux conditions réelles. La variabilité de la performance est un inévitable atout pour assurer le fonctionnement d'une organisation. Mais en même temps elle peut représenter une atteinte à la sécurité du système lorsqu'elle se déroule de manière indésirable ou inattendue. Cet argument indique la nécessité de méthodes d'estimation de la sécurité qui puissent traiter la variabilité de la performance. La Functional Resonance Analysis Method (FRAM) a la capacité de modéliser la variabilité de la performance. Cependant, certains points de la FRAM pourraient être améliorés dans le but de développer ses capacités a évaluer la variabilité de la performance. Cette thèse aborde ce point faible et développe une méthodologie pour l'évaluation de la variabilité de la performance. Cette méthodologie a été appliquée dans une étude de cas dans le domaine de la Gestion du Trafic Aérien Allemand. Ses résultats ont été comparés aux résultats officiels obtenus en utilisant l'estimation de la sécurité traditionnelle. La comparaison montre la valeur ajoutée de la méthodologie proposée. En particulier elle illustre la possibilité d'identifier des risques émergents et la contribution humaine a la sécurité d'un système.