Dans cet article, nous proposons une nouvelle méthode de suivi de véhicules dédiée à la surveillance autoroutière. Le processus de suivi s'appuie sur une segmentation spatio-temporelle caractérisée par la coopération de deux techniques distinctes. La première d'entre elles a pour rôle de séparer l'ensemble des pixels associés aux objets en mouvement de ceux statiques. A cet effet, une nouvelle méthode de génération d'une image de référence adaptative qui prend en compte les changements d'éclairage ambiant a été développée. La seconde technique employée consiste en une méthode discriminante en terme de modèle de mouvement. Utilisant un algorithme de type Expectation-Maximisation (EM), cette approche permet de gérer les problèmes d'occultation.