En raison du comportement hydrophile des fibres naturelles, les bio-composites à base de fibres végétales et de matrice polymérique rencontrent encore des obstacles qui freinent leur développement à grande échelle. L'objectif de cette étude est donc d'évaluer les phénomènes d'absorption de l'humidité à plusieurs échelles au sein d'un matériau bio-composite unidirectionnel renforcé de fibres de lin. Les effets du taux de fibres, de l'agent couplant et de l'humidité relative sur la cinétique de diffusion sont également étudiés. Les matériaux sont constitués d'une matrice polypropylène (avec ou sans agent couplant : anhydride maléique) avec différents taux de fibres. Les échantillons ont été soumis à un vieillissement humide à deux humidités relatives (75 % et 95 %) et à une température de 23°C. Les résultats montrent une augmentation significative de l'absorption d'humidité avec l'augmentation du taux de fibres et de l'humidité relative. Cependant, avec l'ajout d'agent couplant, les composites présentent une diminution de leur hydrophilie, attribuée à une meilleure adhérence à l'interface fibre/matrice. Il est intéressant de noter qu'une fois les fibres incorporées dans la matrice, les propriétés macroscopiques globales du composite ne satisfont pas la loi des mélanges classique, particulièrement en ce qui concerne la capacité maximale d'absorption d'humidité.