En réacteur, le combustible UO₂ est soumis à l'irradiation simultanée de plusieurs particules et rayonnements, dont les produits de fission, avec l'ensemble de ces phénomènes se produisant en température (environ 400 - 500 °C dans la périphérie et 1000 - 1200 °C dans le centre des pastilles). À l'échelle atomique, cela provoque des dommages de type balistique (déplacements atomiques), principalement à cause des produits de fission de basse énergie, et de l'endommagement électronique (ionisations et excitations électroniques) dû aux particules de haute énergie. Les dommages balistiques induisent notamment la création de boucles de dislocation interstitielles, non fautées, d'une taille de quelques nanomètres à quelques dizaines de nanomètres, qui évoluent vers des lignes de dislocation enchevêtrées, ainsi que des objets lacunaires sub-nanométriques à nanométriques. Les dommages électroniques, au-delà d'un certain niveau d'énergie déposée (supérieur à 20 keV/nm), induisent la formation de traces. Ainsi, alors que les effets des pertes d'énergie balistique et électronique dans UO₂ sont bien documentés, les effets de couplage entre ces deux processus, et surtout les mécanismes associés, n'ont été étudiés qu'à température ambiante. Cependant, la diffusion des défauts ponctuels varie avec la température, et certains défauts ou regroupements de défauts peuvent déjà être mobiles à température ambiante dans UO₂. Cette différence de mobilité peut avoir un impact important sur leur mécanisme d'évolution, notamment dans le cas de l'effet couplé entre les deux contributions. Ces premiers résultats nécessitent donc d'être complétés en s'intéressant à l'influence de la température d'irradiation sur ce couplage. Pour ce faire, deux approches sont considérées. Dans un premier temps, il est nécessaire de s'affranchir de l'effet de la température d'irradiation, en travaillant à très basse température, pour mieux identifier les mécanismes d'évolution des défauts mis en jeu lors du couplage. Dans un second temps, une fois ces mécanismes définis, il est intéressant de travailler à plus haute température, pour se rapprocher des conditions en réacteur. Ainsi, des irradiations aux ions en simple et double faisceau simultané dans des échantillons d'UO₂ ont été réalisées à différentes températures sur les plateformes JANNuS Orsay et Saclay. La microscopie électronique en transmission et la spectroscopie Raman ont été utilisées (de manière in situ et ex situ) pour étudier l'évolution des défauts étendus et du désordre lié aux défauts ponctuels, respectivement. Un modèle Rate Theory a été utilisé en regard des résultats expérimentaux, pour identifier les mécanismes mis en jeu lors d'irradiations avec ou sans l'effet de la température, et avec ou sans l'effet des pertes d'énergie électronique. Les résultats montrent que les mécanismes de nucléation et de grossissement des boucles de dislocation sont très impactés par la diffusion des défauts ponctuels et/ou des amas de défauts, à la différence des objets lacunaires. Cette diffusion est activée soit par la température pendant l'irradiation, soit par les excitations électroniques / ionisations (induisant des effets de pointe thermique) des ions très énergétiques lors du couplage. La température impacte donc fortement le couplage entre les pertes d'énergie électronique et nucléaire. Par ailleurs, l'effet de ce couplage diffère selon le mode d'irradiation (simple ou double faisceau) ; tout cela résulte en des évolutions de la microstructure très différentes. Les différentes irradiations réalisées, ainsi que l'utilisation du modèle Rate Theory, ont permis de définir les mécanismes qui s'opèrent dans UO₂ avec l'effet couplé de la température d'irradiation et des pertes d'énergie balistique et électronique. Cette démarche apporte une meilleure compréhension du comportement du combustible nucléaire en réacteur.