La microstructure des surfaces planétaires glacées évolue sous l'influence d'une interaction complexe de processus physiques couplés. Cette thèse consiste en la construction d'un modèle de simulation multiphysique "LunaIcy", qui intègre une calcul précis du flux solaire, un solveur thermique stable et rapide, un modèle raffiné de métamorphisme de la glace, ainsi qu'un modèle de cristallisation par température et d'amorphisation par jardinage spatial. L'ensemble de ces processus sont interdépendants, et ce travail représente la première tentative en sciences planétaires d'étudier leur interaction couplée sur une échelle de temps du million d'année, avec une application spécifique à Europe, lune de Jupiter.Tout comme les modèles de circulation générale (GCMs) sont devenus des outils essentiels pour étudier l'évolution des atmosphères planétaires, nous anticipons un développement de ces outils de simulation multiphysique pour l'étude des surfaces planétaires. Simuler ces processus hautement couplés contribue notamment à améliorer l'estimation des contraintes sur la taille des grains ou le taux de cristallisation de la glace. Ces avancées permettront d'affiner l'interprétation des mesures de surface telles que la spectroscopie et la spectro-photométrie, ce qui est essentiel pour l'analyse des observations passées et pour les futures missions telles que JUICE et Europa Clipper.