L’auto-assemblage de nanoparticules dirigé par des biomolécules constitue une approche prometteuse pour la mise au point de nanomatériaux structurés présentant des propriétés optiques collectives originales. L’objet de cette thèse concerne l’auto-assemblage de nanoparticules métalliques et semi-conductrices dirigé par des protéines artificielles appelées α-Repeat. Dans cette optique, des nanocristaux semi-conducteurs (CdSe/ZnS ou CdSe/CdS) et des nanoparticules d’or sphériques ou anisotropes ont été préparés. Ces nanoparticules ont été fonctionnalisées avec des ligands peptidiques PEGylés, qui leur confère une stabilité colloïdale satisfaisante tout en conservant leurs propriétés optiques. Une stratégie de fonctionnalisation basée sur des étiquettes d’affinité poly-cystéine et poly-histidine a permis de greffer les protéines sur la surface des nanoparticules inorganiques. Les nanoparticules ainsi fonctionnalisées avec les protéines artificielles ont ensuite été utilisées pour l’auto-assemblage de nanoparticules semi-conductrices et l’auto-assemblage hybride entre des nanoparticules semi-conductrices et des nanoparticules métalliques. L’étude structurale des ensembles obtenus a montré, dans certains cas, une interdistance bien définie et inférieure à 10 nm. Finalement, l’étude des propriétés optiques a révélé des transferts d’énergie non radiatifs entre nanoparticules semi-conductrices et nanoparticules métalliques, qui témoignent d’interactions exciton—plasmon très fortes induites par l’auto-assemblage.