Cette these se concentre sur la description theorique de la dynamique quantique des collisions ion-atome dans le domaine des temperatures sub-Kelvin. Le developpement de pieges hybrides pour les ions et les atomes neutres froids a stimule l'etude de nombreux processus, notamment la formation d'ions moleculaires froids, le controle quantique de collisions froides, le transfert de charge. Dans ce travail, nous avons modelise la dynamique non radiative, et la dynamique assistee par les photons qui sont presents dans l'experience. Nous avons choisi des systemes etudies dans differents groupes experimentaux. Tout d'abord, on a montre que la formation d'un ion moleculaire RbBa⁺ dans un piege hybride Rb/Ba⁺ est annulee par la destruction de cet ion par le laser de piegeage. J'ai inclus l'interaction spinorbite dans le modele de photodissociation, fournissant ainsi des resultats avec une meilleure precision. J'ai etendu ce modele a la photodissociation des ions BaH⁺ crees lors de la collision reactive entre Ba⁺ froid et H₂. Ensuite, j'ai explore divers processus impliques dans un piege Rb/Ca⁺: association radiative, photodissociation et rayonnement du corps noir. J'ai inclus de nouveaux calculs de l'interaction spin-orbite effectues dans le groupe. J'ai obtenu des taux de reaction en bon accord avec les resultats experimentaux, et je suggere une interpretation directe de l'observation experimentale de RbCa⁺ basee sur la robustesse de la distribution vibrationnelle par rapport au laser de piegeage. Enfin, j'ai mis en place un modele rigoureux de diffusion quantique incluant les couplages spinorbite calcules dans le groupe et les couplages rotationnels pour etudier la collision entre les atomes de Li a l'etat fondamental et les ions Ba⁺ metastables. Les coefficients de taux calcules pour le changement de structure fine, l'echange de charge non radiatif dependant de la parite et les collisions inelastiques non radiatives sont qualitativement et quantitativement coherents avec les donnees experimentales. (auteur)