La thérapie photothermique (PTT) est une thérapie émergente consistant à détruire des cellules cancéreuses par hyperthermie localisée, grâce à l'irradiation d'un agent photothermique (PTA) exogène par un laser proche infrarouge. Depuis plusieurs années, les complexes de coordination moléculaires s'imposent comme des incontournables parmi les PTAs pour la PTT. Cette thèse, qui s'inscrit dans cette dynamique, décrit les travaux menés autour de complexes métal-bis(dithiolène) M(dt)2 réputés pour leur effet photothermique remarquable dans le proche infrarouge (NIR).Ce travail a commencé par la synthèse d'une chimiothèque de M(dt)2 à centre métallique et ligands variés (M= Ni, Pd, Pt, Au). Leurs propriétés optiques et photothermiques ont ensuite été quantifiées, pour démontrer qu'ils sont particulièrement performants en termes d'absorption NIR, d'élévation de température et de stabilité chimique et thermique. Un classement de ces complexes, grâce à une grandeur récemment définie, l'indice photothermique IPT, a permis de sélectionner les M(dt)2 les plus performants de la chimiothèque. Ces candidats-PTAs ont été encapsulés avec des polymères biocompatibles et biodégradables pour former des nanoparticules (NPs) dispersables dans l'eau, non toxiques et photothermiques sous irradiation NIR. Ces NPs ont été utilisées pour effectuer des tests de photothermie in vitro sur cellules cancéreuses et in vivo sur des embryons de poisson-zèbre. L'ensemble de ces travaux démontre que les complexes M(dt)2 sont des composés moléculaires très prometteurs pour la PTT du cancer.