La solidification est une étape clé pour la fabrication de la plupart des produits métalliques. Pendant la coulée ou la fabrication additive, la microstructure de base pour toutes les étapes de traitement suivantes et pour les propriétés finales du produit est formée. Les défauts et la hétérogénéité de la structure et de la composition chimique peuvent être introduits à différentes échelles, de l'échelle des interfaces entre phases jusqu’à l'échelle du produit. La description de la genèse des microstructures, macrostructures et des défauts de solidification est rendue difficile par à la large gamme d'échelles (du micron au mètre) et par les nombreux aspects de la physique qu’impliquent les phénomènes élémentaires. Des modèles multi-échelles sont développés pour coupler les échelles. Ce mémoire présente d’abord les travaux de recherche sur la solidification dans des procédés industriels de coulée, en se focalisant sur les couplages entre le transport à l'échelle du procédé et la germination et la croissance des microstructures. À travers les résultats, les limitations des modèles macroscopiques multiéchelles dans la description des phénomènes à petite échelle sont également présentées. La modélisation mésoscopique est développée ensuite avec l’objectif principal de l'utiliser dans une approche de changement d’échelle (upscaling) vers des modèles macroscopiques afin d'améliorer la description de la cinétique de croissance des microstructures à l'échelle du procédé. Les premières résultats de changement d’échelle sont présentés. Finalement les projets de recherche qui se développeront dans les années à venir sont exposés.