Dans le contexte actuel, où la production d'énergie doit être décarbonée et la gestion des ressources en eau potable est vitale, la durabilité des ouvrages hydrauliques est un enjeu crucial. Cependant, une partie du parc mondial des barrages en béton est atteint de Réaction Alcali-Granulat (RAG). Cette réaction chimique entre les différents constituants du béton engendre la production de gels expansifs dans les granulats, ce qui provoque un gonflement et une diminution des propriétés mécaniques du béton. Dans un ouvrage hydroélectrique, ces effets modifient le champ des contraintes initiales, ce qui peut compromettre la stabilité de l'ouvrage, mais aussi entraîner un dysfonctionnement des organes de gestion des crues et de production électrique. Lorsque la sécurité de l'ouvrage n'est plus assurée, le maître d'ouvrage doit entreprendre d'importants travaux de confortement, voire se résoudre à l'arrêt de son exploitation. Il doit donc disposer d'outils d'aide à la décision performants, tels que des modèles capables de calculer le comportement de l'ouvrage et de l'extrapoler en fonction de l'état d'avancement de la pathologie. Cette thèse a pour objectif de proposer un modèle d'homogénéisation non-linéaire permettant le calcul à l'échelle de l'ouvrage. Ce modèle est basé sur des hypothèses de mécanismes se produisant à l'échelle mésoscopique, émises à partir des données issues d'un programme expérimental original. Ce programme expérimental a consisté en l'étude en laboratoire du couplage entre la RAG et le fluage dans le cas représentatif d'un ouvrage réel. Deux bétons qui ne se différencient que par la réactivité de leurs gravillons, ont été formulés. Les éprouvettes cylindriques 11 x 22 cm ont été conservées dans une solution d'hydroxyde de sodium pendant la totalité du programme expérimental afin d'assurer un développement continue de la réaction. Après les 28 premiers jours de cure à 20 °C, elles ont été maintenues à 38 °C afin d'accélérer la réaction. Une fois 75 % du potentiel de gonflement du béton réactif atteint, une partie des éprouvettes a été placée sous chargement constant de compression uniaxiale correspondant à 30 % de la résistance en compression des bétons. Des capteurs à fibre optique résistants aux conditions de conservation sévères ont été utilisés pour enregistrer les déformations longitudinales et orthoradiales des éprouvettes. Les résultats montrent que le fluage du béton réactif est plus important quand la réaction est en cours de développement. Le chargement entraine non seulement un arrêt du gonflement mais aussi sa résorption d'environ 50 % de la valeur avant la mise en charge. Ce gonflement, empêché et partiellement résorbé, est reporté dans les directions libres, où des déformations supérieures au cas non chargé sont observées. Bien que la réaction chimique soit achevée, un surplus de gonflement volumique de 8 % a été observé après décharge sur les éprouvettes réactives. Ces comportements peuvent s'expliquer par un état de contraintes dans la matrice qui diffère au voisinage du granulat et dans les zones plus éloignées. L'originalité du modèle d'homogénéisation non-linaire qui a été développé réside d'une part dans la prise en compte analytique d'un fluage non homogène de la matrice et d'autre part de critères de fissuration locaux à l'interface matrice-inclusions. Ce modèle permet le couplage des réactions de gonflement interne avec les déformations différées du béton et la micro-fissuration pour tout type de chargement. Une fois implanté dans un logiciel de calcul aux éléments finis, les résultats du modèle sont comparés avec ceux issus d'un modèle mésoscopique purement numérique comportant les lois de comportement local. Le modèle a fait l'objet de deux applications. La première a permis de reproduire les résultats du programme expérimental et la deuxième le comportement d'un ouvrage réel, complété d'une prédiction à 40 ans.