Chez les vertébrés, les axes neuro-endocriniens intègrent les signaux internes et environnementaux et contrôlent les grandes fonctions physiologiques de l'organisme (croissance, métabolisme, reproduction, développement). L'axe gonadotrope est constitué par l'hypothalamus (structure du système nerveux central), l'hypophyse et les gonades, dont les activités sont coordonnées par des boucles de rétrocontrôle endocrines. Le fonctionnement de ce système exhibe des propriétés remarquables sur le plan dynamique, telles que le caractère pulsatile de la sécrétion de GnRH (gonadotropin releasing hormone) par les neurones hypothalamiques, et le remaniement permanent des tissus gonadiques, en liaison avec la maturation des cellules germinales. Nous présenterons une approche de modélisation multi-échelle et multi-niveau de l'axe gonadotrope. Au niveau gonadique, nous décrirons un modèle multi-échelle du processus de sélection des follicules ovulatoires, au sein de la population de follicules ovariens en croissance, rentrant dans le cadre des lois de conservation pour populations structurées. Au niveau hypothalamique, nous présenterons un modèle de sécrétion de GnRH, dans le cadre du couplage d'oscillateurs non linéaires. Nous aborderons des questions méthodologiques spécifiques soulevées par l'étude de ces modèles et concernant notamment l'a justement paramétrique dans un contexte de données semi-quantitatives (de type cahier des charges) et la résolution de problèmes d'atteignabilité et de contrôle dans un contexte de couplage entre dynamiques microscopiques et macroscopiques.