Dans de nombreuses applications, des matériaux de structure métalliques sont en contact avec de l’hydrogène qui va pénétrer dans le métal, dégrader ses propriétés mécaniques, et parfois conduire à la rupture du matériau. Les mécanismes de fragilisation par l’hydrogène ont été très étudiés par le passé. Néanmoins, il n’existe toujours pas de modèle prédictif quantitatif de ces phénomènes. Cette thèse s’intéresse à la ségrégation de l’hydrogène aux joints de grains qui est un des mécanismes de fragilisation observé. L’objectif est de modéliser la cinétique de ségrégation en partant de l’échelle atomique, ce qui implique donc de trouver les structures d’équilibre des joints de grains, d’identifier les sites de ségrégation pour chaque joint de grain, et de quantifier l’effet d’un joint de grain sur le coefficient de diffusion de l’hydrogène. Ces données alimenteront ensuite un modèle en élément finis qui permettra de calculer la répartition de l’hydrogène au cours du temps, en prenant en compte la microstructure polycristalline de l’échantillon et les propriétés spécifiques à chaque joint de grain. Ces résultats seront comparés à des expériences de perméation d’hydrogène qui donnent accès à un coefficient de diffusion moyen, ainsi qu’à des mesures localisées sur un joint de grain particulier (méthodes PANI et SKPFM)