L'endommagement de couches minces deposees sur un substrat polymerique souple a d'importantes consequences dans le domaine de l'electronique flexible. Afin d'assurer un fonctionnement fiable et optimal de ces systemes, il est important d'etudier leurs proprietes mecaniques dans les conditions de sollicitations auxquelles sont soumis en service. Cette etude porte sur la deformation bi-axiale controlee de nano-composites W/Cu en couches minces deposees sur des substrats polyimides. La nano-structuration est obtenue par stratification de deux materiaux immiscibles (W et Cu) par pulverisation ionique avec controle de la taille des grains par controle de l'epaisseur selon la direction de croissance du film. Le comportement mecanique a ete caracterisee avec une grande precision a deux echelles differentes: un essai de traction bi-axial est couple a la diffraction des rayons X (deformation microscopique) et a la correlation d'images numeriques (deformation macroscopique). Ainsi, trois domaines de deformation associes a differents mecanismes de deformation ont ete mis en evidence. L'etude de l'effet de ratio de force a revele un comportement fragile du nano-composite."