Le domaine de la détection chimique, au service de la modernisation de la société moderne, s’appuie notamment sur la chimie organique pour améliorer les performances des capteurs. Le travail de cette thèse se concentre sur l'utilisation de systèmes π-conjugués fonctionnalisés pour la détection de composés toxiques, en trois approches distinctes. Dans le premier chapitre, les ylures de phospholiums sont développés pour la détection optique d'acides et de composés toxiques volatils, exploitant leur réactivité acido-basique et leur réactivité dans des réactions de type Wittig. Le deuxième chapitre présente une collaboration avec l'Institut d'Électronique et de Télécommunications de Rennes (IETR) pour concevoir des capteurs électrochimiques intégrant des molécules semi-conductrices à base de benzothiophènes sensibles à des dérivés organophosphorés toxiques. Le troisième chapitre explore une approche biomimétique inspirée de l'acétylcholinestérase (AChE) pour développer des molécules spécifiques aux agents G. Les résultats montrent des avancées significatives, améliorant la spécificité chimique des capteurs visant la détection des analytes ciblés grâce à la méthodologie de synthèse organique employée. Des perspectives prometteuses se dessinent pour la conception de capteurs plus sélectifs, ouvrant ainsi de nouvelles pistes de recherche en chimie organique au service des problématiques de détection moderne.