L'eau influence fortement le comportement des milieux granulaires. Une distinction peut être faite selon que les particules elles-mêmes sont ou non eau-sensibles. Pour les particules imperméables comme le sable, la présence d'eau affecte la contrainte effective et induit des forces capillaires. Mais il existe de nombreux matériaux où le comportement chimico-mécanique des particules se modifie au contact de l'eau (aliments, céréales, médicaments, ...). Une augmentation de la teneur en eau active la relaxation des chaînes polymères. Cela se traduit par des phénomènes à l'échelle de la particule comme le gonflement, la fermeture des pores, l'ouverture des fissures, le décollement des couches, et la réduction des propriétés mécaniques. Ces phénomènes conduisent à une agglomération et à une perte de la résistance globale et des propriétés d'écoulement granulaire. Leur ampleur dépend du matériau, mais affecte de nombreuses applications, notamment dans l'industrie pharmaceutique et alimentaire. Lorsque ces propriétés changent et altèrent la fonctionnalité du produit, il s'ensuit généralement une perte de ressources, ce qui soulève d'importantes questions économiques et éthiques. Les études précédentes ont concentré leur attention sur les effets de la teneur en eau sur la réponse macroscopique de plusieurs de ces matériaux et sur les propriétés des particules individuelles qui les animent. Le lien entre l'échelle des particules et l'échelle d'assemblage semble être largement ignoré dans la littérature, et constitue l'objet principal de cette thèse. Nous étudions la réponse sous compression à une humidité relative élevée d'un matériau granulaire hygroscopique : fin couscous. Il est représentatif de plusieurs autres matériaux eau-sensibles et sa taille est idéale pour les approches employées ici. En augmentant la teneur en eau, les particules gonflent gonflent, deviennent plus déformables et s'agglomèrent. Nous utilisons une combinaison d'approches expérimentales comprenant des essais mécaniques, la tomographie à rayons X et à neutrons, ainsi que la résonance magnétique nucléaire (NMR). Des approches numériques à l'échelle des particules complètent les observations et explorent le rôle des quantités non directement mesurables. La tomographie à rayons X nous permet d'analyser la microstructure en évolution et la quantifier. Le gonflement de chaque particule est comparé à la réponse volumétrique de l’echantillon et à sa porosité, révélant une compétition entre dilatation et perte de propriétés mécaniques. La surface et l'orientation de chaque contact granulaire sont corrélés avec le gonflement des particules et les conditions limites macroscopiques. La tomographie à neutrons, simultanée à celle aux rayons X, permettent de mesurer la teneur en eau de chaque particule pour révéler le lien avec la réponse cinématique. Les gradients de gonflement et d'absorption sont observés et quantifiés. Le gonflement des particules et la croissance de la surface de contact sont ensuite liés à la teneur en eau. La NMR fournit un aperçu direct du processus de relaxation du polymère à l'échelle moléculaire et complète les informations de l'imagerie à neutrons. Couplée à la tomographie à rayons X, la NMR confirme la relation entre le gonflement et la teneur en eau obtenue par imagerie neutronique. Les résultats sont complétés par d'autres tests mécaniques à l'échelle des particules et des échantillons. Ceux-ci permettent de relier l'agglomération de l'assemblage de particules ainsi que l'évolution de la rigidité des particules à l'évolution observée de la microstructure et de la teneur en eau. Enfin, nous avons développé un modèle numérique DEM (Discrete Element Method) avec des particules gonflantes et une rigidité particulaire évolutive pour décrire le comportement observé expérimentalement. Cela nous permet d'explorer différentes conditions aux limites mais aussi d'évaluer le rôle des quantités non directement mesurables à partir des expériences.