Le secteur du bâtiment représente le principal gisement d'économies d'énergie exploitable immédiatement, en effet il consomme plus de 40 % de l'énergie finale et contribue a 1/4 des émissions françaises de gaz à effet de serre. Un plan de rénovation énergétique et thermique des bâtiments existants, réalisé à grande échelle et cadré par le Grenelle de l'Environnement, vise à réduire durablement les dépenses énergétiques. Avec près de 20 millions de logements construits avant 75, sans aucune isolation thermique, la surface de parois à isoler est donc considérable et met en évidence une problématique de volume d'isolant et la nécessiter de proposer via une approche système de nouveaux matériaux isolants. Les travaux présentés ont pour objectif d'améliorer la compréhension des interactions microstructures / propriétés. A partir de ces connaissances des outils d'aide à la formulation pour la rénovation du bâti ancien sont conçus. Une approche expérimentale et numérique à plusieurs échelles est proposée. En effet l'optimisation d'un matériau nécessite de décrire et simuler finement les interactions entre composants : liant organo-minéral, fibres, squelette granulaire, structure poreuse