Un modèle est une représentation simplifiée de la réalité, qui permet d’analyser les phénomènes complexes et de conduire éventuellement à des prédictions. Les modèles sont de plus en plus utilisés en biologie, et les sciences vétérinaires ne font pas exception. On utilise par exemple des modèles probabilistes en épidémiologie, des modèles de génétique quantitative en sélection animale, etc. Au-delà de ces cas particuliers, on constate que de nombreuses questions de biologie fondamentale ou appliquée relèvent de ce qu'on appelle la relation génotype-phénotype. La manière dont les propriétés génétiquement variables des enzymes (le génotype) affectent les flux métaboliques (le phénotype) est depuis longtemps utilisée pour modéliser cette relation. Dans ce contexte, ce travail de thèse avait pour objectif d'étudier l'évolution des concentrations d'enzymes lorsqu'une pression de sélection s'exerce pour augmenter ou maximiser un flux, sachant que les concentrations d'enzymes ne peuvent évoluer indépendamment les unes des autres en raison de diverses contraintes cellulaires. Des développements théoriques ont permis de formaliser cette évolution et de mettre en évidence l’existence de deux équilibres, un équilibre théorique qui oriente le système, et un équilibre effectif qui est atteint compte tenu des contraintes. Des simulations d'évolution à long terme ont pleinement confirmé ces prédictions. Parmi différentes perspectives, des applications vétérinaires possibles de ce modèle sont présentées, qui peuvent aller de l'ingénierie métabolique à la sélection animale.