Dans cet article, une technique de sous-échantillonnage et d'homogénéisation destinée à rendre compte des variabilités de comportement dans les matériaux composites à l'échelle mésoscopique est présentée. Ces variabilités seront mises à profit dans des modélisations multi-échelles. La technique proposée est mise en oeuvre pour caractériser le comportement transverse des plis unidirectionnels dans un Composite à Matrice Organique (CMO) stratifié. Une modélisation par la Méthode des Éléments Finis (MEF) de la microstructure est réalisée à l'échelle microscopique à partir d'une micrographie transverse d'un pli. Une partie de cette micrographie représentative du matériau (échantillon) est étudiée avec l'hypothèse de déformations planes. Une procédure d'homogénéisation d'un sous-domaine de l'échantillon est développée en post-traitement du calcul EF, réduit à trois cas de chargement élémentaires, pour obtenir les propriétés effectives du sous-domaine ou souséchantillon. Plusieurs scenarios de sous-échantillonnage sont réalisés en faisant varier la taille et les multiples positions des sous-domaines, pour générer des distributions statistiques de propriétés élastiques. Seules les propriétés élastiques sont pour l'instant considérées à ce stade des travaux. Des aspects statistiques sont enfin mis en lumière et discutés.