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La prévision des propriétés physiques macroscopiques des matériaux hétérogènes, à partir de modèles basés sur des observations expérimentales de leur microstructure, répond à un objectif pratique évident pour la conception de matériaux présentant des propriétés optimales. Dans ce travail, le comportement diélectrique de nanocomposites chargée en noir de carbone est étudié en fonction de l''agencement spatial de la charge mis en évidence par microscopie électronique en transmission. La structure est modélisée par des modèles aléatoires multi-échelles puis des simulations tridimensionnelles des modèles sont réalisées pour estimer le seuil de percolation et prédire par homogénéisation la permittivité diélectrique effective. Les fluctuations statistiques de la permittivité à petite échelle sont utilisées pour accéder à la notion de V.E.R. (Volume Elémentaire Représentatif). Deux applications à des matériaux pour l''aéronautique utilisés par E.A.D.S. sont présentées. En première partie est aussi présenté une étude de la morphologie de catalyseurs à support de silice mésoporeux et nanoparticules de cérine dans le but d''améliorer leur procédé d''obtention.