Depuis plusieurs années, le développement d’absorbeurs biphotoniques performants suscite un fort intérêt dans le domaine du stockage optique des données, de la limitation optique, la nanofabrication ou encore de la bioimagerie. Les structures octupolaires, telles que les isocyanurates ou les triazines sont connues pour avoir un fort potentiel comme absorbeurs à deux photons, et nous souhaitons, dans ce travail, évoluer vers des composés bio-compatibles. La première partie de cette thèse a été consacrée à la synthèse et la caractérisation de quatre octupoles organiques hydrosolubles pour des applications en tant que sondes fluorescentes pour l’imagerie à deux photons. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés au design de dérivés isocyanurates décorés par des aclynes terminaux, fonctionnalisables en une étape avec une multitude de dérivés azotures hydrosolubles et/ou de ciblage cellulaire. Une partie de ce travail s’est orientée vers la synthèse de composés organoplatineux, connus pour décupler les propriétés optiques non-linéaires d’un chromophore et pouvant le conduire à la génération d’oxygène singulet cytotoxique. Ainsi nous avons choisi de travailler avec des complexes d’acétylures de platine multipolaires hydrosolubles pour la thérapie photodynamique à deux photons ou la théranostique. La dernière partie de cette thèse s’est portée sur la mesure Z-scan de sections efficaces d’absorption à deux photons et trois photons, de trois séries de composés organiques et organométalliques, précédemment synthétisées par le groupe.