La transition vers une construction durable et écoénergétique est un enjeu clé dans la lutte contre le changement climatique et la réduction de l’empreinte carbone du secteur du bâtiment. Pour répondre à ces défis, l’utilisation de matériaux biosourcés représente une alternative prometteuse en raison de leur faible impact environnemental et de leurs propriétés naturelles de régulation thermique et hygrométrique. Cependant, ces matériaux présentent encore des limites en matière de performance énergétique et de stabilité hygrothermique, nécessitant une optimisation pour leur intégration à grande échelle dans les constructions modernes. L’une des approches les plus innovantes dans ce domaine consiste à coupler ces matériaux avec des matériaux à changement de phase (MCP), capables d’améliorer leur inertie thermique et de stabiliser les variations d’humidité. Dans cette étude, deux types de matériaux biosourcés ont été sélectionnés et analysés : la terre allégée, utilisée comme isolant, et la bauge ; un matériau porteur. Une caractérisation expérimentale a été menée pour évaluer leurs propriétés thermiques et hygrométriques, révélant des différences notables entre ces deux matériaux. Alors que la terre allégée se distingue par sa faible conductivité thermique, assurant une bonne isolation thermique, la bauge possède une capacité de régulation hygrométrique permettant une meilleure gestion de l’humidité. L’étude des transferts couplés de chaleur et d’humidité a mis en évidence l’importance des flux thermiques et hygriques dans la performance énergétique des parois. Un modèle numérique a été développé pour simuler ces transferts dans différentes configurations de murs et valider les observations expérimentales. Les simulations ont montré que l’isolation intérieure entraîne une perte d’énergie plus importante que l’isolation extérieure, bien qu’elle permette un meilleur stockage hygrométrique, contribuant ainsi à la stabilité de l’humidité intérieure et à la réduction des risques de condensation. L’ajout de MCP dans la bauge a permis de modifier ses propriétés thermiques et hygrométriques. Les MCP ont contribué à réduire la conductivité thermique et à augmenter la capacité de stockage de chaleur, améliorant ainsi l’inertie thermique des parois. En parallèle, ils jouent un rôle clé dans l’absorption et la restitution de l’humidité, ce qui limite les fluctuations hygrométriques et améliore le confort intérieur. L’évaluation des performances des murs intégrant des MCP a révélé que leur composition et disposition influencent directement leur efficacité énergétique. Trois configurations de murs ont été étudiées. La première configuration, composée uniquement d’une couche structurelle et d’une isolation, présente les performances les plus limitées en matière de régulation thermique et hygrométrique. La seconde configuration intègre 20 % de MCP dans la couche structurelle, permettant ainsi une amélioration significative de l’absorption et de la désorption de l’humidité. Enfin, la troisième configuration associe un panneau Energain avec MCP, une couche structurelle et une isolation, ce qui permet une réduction efficace des fluctuations thermiques et hygrométriques. Cette dernière solution s’est révélée trois fois plus performante que la première en termes de stabilisation thermique. En combinant deux approches expérimentale et modélisation numérique, cette recherche contribue à l’amélioration des stratégies de construction biosourcée, en proposant des solutions innovantes pour renforcer l’efficacité énergétique des bâtiments tout en favorisant une construction plus durable et respectueuse de l’environnement.