Cette thèse porte sur l'étude du régime de diffusion multiple des ondes ultrasonores dans les milieux à microstructure complexe. Dans le cadre du Contrôle Non-Destructif (CND), nous nous sommes plus particulièrement intéressés aux aciers inoxydables forgés et moulés, utilisés dans l'industrie nucléaire. Dans un premier temps, une étude expérimentale a été réalisée, utilisant des capteurs linéaires multiéléments. Sur une bande de fréquences s'étalant de 1 MHz à 12 MHz, nous avons mesuré la matrice de réponse inter-éléments et en avons déduit, grâce à différents post-traitements, des valeurs de certains paramètres caractéristiques de la propagation de l'onde multiplement diffusée (libre parcours moyen, distance de corrélation du champ). De plus, la mise en évidence et l'étude du phénomène de rétrodiffusion cohérente dans ces aciers nous a permis d'accéder à une mesure de la constante de diffusion D. Par la suite, nous avons développé une méthode de simulation du bruit de structure fondée sur le couplage entre l'approximation de la diffusion et un algorithme de génération de bruit corrélé aléatoire. Les paramètres mesurés précédemment ont été utilisés en entrée de cette méthode. Se plaçant dans le contexte du CND, elle prend en compte l'influence du capteur en émission et réception. Des comparaisons avec des mesures de bruit effectuées dans les échantillons d'acier montrent un bon accord des résultats de simulation lorsque les contributions de diffusion multiple dominent celles de diffusion simple.