Cette thèse vise à réaliser un nanodrone à ailes vibrantes d'une masse de 20 mg. Une telle échelle engendre de nombreux défis. Les travaux antérieurs ont permis l’obtention d’un prototype générant une portance compensant son propre poids mais insuffisante pour le décollage. Il faut donc (i) comprendre comment générer plus de portance et (ii) d'optimiser la structure en ce sens. Le premier axe de travail est l'étude de l’interaction de l’air avec la structure. Deux modèles de cette interaction sont proposés : le premier sous la forme d’un amortissement modal non linéaire et le second avec une force aérodynamique générée par une aile flexible de nanodrone. Ces modèles permettent de déterminer des stratégies de création de portance par des structures à ailes vibrantes et ainsi de valider le principe d’actionnement du nanodrone, appelé combinaison modale. Ce principe consiste à exciter une structure ayant un mode de flexion et un mode de torsion des ailes à une fréquence où ces modes sont en quadrature de phase. Si les modes sont assez proches alors le mouvement est résonant à la fréquence d’excitation. La conception de la structure est donc cruciale pour la combinaison modale et représente le second axe de travail. Un code de calcul de structure est développé et permet de modéliser les drones comme des treillis de poutres avec une cinématique d'Euler-Bernoulli. Ce code est ensuite intégré à un algorithme d’optimisation paramétrique dont les critères reposent principalement sur les réponses en fréquence simulées. Ces outils sont mis à profit pour une conception efficace de nouvelles architectures de drones plus simples et prometteuses.