Dans le cadre de la maitrise des risques associee au stockage et a l'entreposage des dechets nucleaires, le Commissariat a l'Energie Atomique a un role d'expertise et conduit, dans ce sens, des recherches sur le devenir des polluants pour divers scenarios de contamination des sols et sous-sols. Dans cette these, on se focalise sur un materiau homogene constitue de sable de Fontainebleau inerte et de granules de glauconies (illite) presentant des proprietes de sorption. Ce milieu complexe presente differentes echelles d'observation. Sa conceptualisation en terme d'agencement geometrique et de lois agissant aux differentes echelles nous a permis d'etablir un modele macroscopique a l'echelle de Darcy. Les deux axes de recherche poursuivis sont l'impact de la reaction de sorption sur le transport du polluant et la dispersion en milieu non-sature