Cette these s'inscrit dans le cadre du conditionnement des dechets de faible activite et a vie longue d'ORANO, constitues majoritairement de graphite, de magnesium et de residus d'uranium. Les dechets sont immobilises dans un conteneur metallique par une matrice a base de ciment de laitier Alcali-Active. L'eau dans les pores de ciment peut accelerer les reactions de corrosion des phases metalliques, telles que le magnesium, et l'uranium. L'expansion due a la formation de produits de corrosion peut entrainer des microfissures dans la matrice cimentaire. Le colis de dechets cimentes est caracterise par une forte heterogeneite materielle a differentes echelles, et son comportement mecanique est impacte par l'existence d'eventuelles fissures a l'echelle microscopique. La methode FE² a ete introduite comme une methode generale multi-echelle pour resoudre des problemes de structures heterogenes non lineaires. a l'echelle macroscopique, chaque point d'integration du maillage elements finis est associe a un volume elementaire representatif (VER). L'inconvenient majeur de cette methode est le cout de calcul prohibitif, car il est requis, pour chaque etape de calcul, de resoudre un probleme non lineaire dans un VER en chaque point d'integration a l'echelle macroscopique. Une nouvelle methode multi-echelle basee sur le machine-learning, appelee k-means FE², est developpee ici pour resoudre des problemes multi-echelle non lineaires generaux avec des variables internes et des comportements dependant de l'histoire de chargement. Le probleme a l'echelle macroscopique est reduit en construisant des clusters de points de Gauss dans une structure qui sont estimes etre dans le meme etat mecanique. Un algorithme de machine-learning k-means clustering est utilise pour selectionner les points de Gauss en fonction de leur etat de deformation. Ensuite, pour tous les points de Gauss d'un cluster, un seul probleme microscopique non lineaire est resolu, et sa reponse est transferee a tous les points d'integration du cluster en termes de proprietes mecaniques. La convergence de la methode k-means FE² doit etre verifiee par rapport le nombre de clusters dans la structure macroscopique, et la solution de reference EF². La methode k-means FE² est appliquee sur un probleme de dechets cimentes en considerant des microstructures avec plusieurs fractions volumiques de graphite