L'évolution des systèmes de contrôle-commande ferroviaires, conçus pour gérer les circulations sur le réseau ferré de manière optimisée et en toute sécurité, constitue un levier important pour augmenter l’offre de transport ferroviaire, contribuant ainsi à l'enjeu central de décarbonation de nos mobilités. Les mutations technologiques de ces systèmes permettent une exploitation plus performante des trains. Cependant, elles soulèvent également des questions sur les mesures et conditions de sécurité à adapter face aux changements envisagés. En effet, le nombre croissant d'éléments interconnectés, principalement en raison de l'intégration des nouvelles technologies issues de l'ère de la « digitalisation », accroît davantage la complexité des systèmes de contrôle-commande ferroviaires. Cela élargit le champ d'analyse des risques de ces systèmes critiques et interroge sur la manière d’appréhender les nombreuses interactions supplémentaires engendrées par ces technologies, qu'elles soient de nature technique, fonctionnelle ou dysfonctionnelle. Pour garantir l'utilisation sûre de technologies sans fil de localisation et de communication dans les systèmes de contrôle-commande ferroviaires avancés, les travaux de recherche présentés dans le mémoire d'HDR visent à contribuer, en termes de sécurité, à différentes phases du processus de développement de ces systèmes. Le but de nos travaux est d’adapter et d’enrichir les processus actuels de gestion des risques pour relever les défis posés par l’emploi en sécurité de ces technologies, tout en respectant le cadre réglementaire européen dans ce domaine. Ainsi, nous avons développé des approches permettant d'allouer des objectifs de sécurité à différents niveaux de décomposition des systèmes de contrôle-commande avancés, ainsi que des approches permettant de démontrer ces objectifs sur les plans technique et opérationnel, malgré les incertitudes liées à l'occurrence de certains dangers, en particulier ceux émanant de la transmission de signaux satellitaires. Ces approches constituent des moyens méthodologiques originaux d'ingénierie de la sécurité dont peuvent bénéficier les différents acteurs ferroviaires (tels que les exploitants, les constructeurs et les évaluateurs) confrontés à la mise en œuvre de principes opérationnels novateurs utilisant ces technologies, tels que celui fondé sur les cantons mobiles. De plus, les méthodologies développées sont également applicables aux systèmes critiques complexes rencontrés dans d'autres secteurs que le ferroviaire.