Les hétérocycles constituent une grande famille de composés organiques possédant un grand intérêt biologique et industriel. Afin d’obtenir des structures hétérocycliques variées et élargir leur domaine d’application, le développement de nouvelles approches synthétiques efficaces est devenu un défi important dans les laboratoires de recherche. Le travail présenté dans ce mémoire s'inscrit dans cette perspective et aborde de nouvelles méthodologies efficaces et durables pour accéder aux molécules hétérocycliques à visée thérapeutique. Dans une première partie, une méthodologie basée sur un réarrangement dioxa-[1,3]-sigmatropique [3,3] assisté par irradiations micro-ondes a permis d’élargir le scope en carbamates allyliques linéaires et d’aboutir par la suite aux dérivés d’oxazinanedione. Dans une deuxième partie, un réarrangement sigmatropique [3,3] d’allyle cyanate/isocyanate a été appliqué aux carbamates allyliques pour accéder aux dérivés d’imidazolidinedione. Enfin, la synthèse des dérivés 2-alkyl et 2-arylimidazolones, inspirés du produit naturel la leucettamine B, est exposée dans ce manuscrit. Elle met en jeu une stratégie synthétique multicomposant assistée par micro-ondes. Les dérivés d’imidazolone obtenus ont montré des activités anticancéreuses intéressantes contre les lignées cellulaires MCF-7 et HepG2. De même, ils ont montré un effet thérapeutique potentiel sur un modèle de maladie d’Alzheimer induit aux poissons zèbre.