La fatigue thermique est marquee par de nombreuses incertitudes. Le code de dimensionnement de l'industrie nucleaire les prend en compte en introduisant des marges de securite empiriques de sorte que le dimensionnement soit rendu conservatif. Toutefois, cette demarche ne permet pas de chiffrer le risque lie aux choix effectues. Il est donc interessant, dans ce cas, d'introduire un cadre probabiliste global. L'approche probabiliste proposee pour le dimensionnement en fatigue thermique est basee sur le principe du couplage mecano-fiabiliste. Elle est realisee avec deux modeles, respectivement, dans les domaines temporel et frequentiel. Le dimensionnement d'un element de tuyauterie soumis a un gradient de temperature du a la circulation d'un fluide est considere. Les resultats montrent qu'il est possible de mener completement une analyse de fiabilite en fatigue thermique. Ils mettent en evidence que la dispersion des donnees d'essais de fatigue et le coefficient d'echange thermique entre le fluide et la structure sont les variables les plus importantes dans la fiabilite."