Au cours de cette thèse, la physique des systèmes en interaction à été étudié expérimentalement à partir de gaz froids d'atomes de Rydberg. Les atomes de Rydberg sont des atomes dans un état fortement excités et ils ont la propriété d'interagir fortement du fait d'interactions électrostatiques à longue portée. Le premier résultat majeur de cette thèse est l'observation expérimentale d'un processus à quatre corps. Ce processus consiste en l'échange d'énergie interne entre quatre atomes de Rydberg induit par leurs interactions mutuelles. Il a été possible, en plus de son observation expérimentale, de décrire théoriquement ce processus, au niveau quantique. L'excitation par laser des gaz d'atomes de Rydberg en forte interaction a aussi été étudiée durant cette thèse. Cette situation donne lieu à de très intéressants comportements à N-corps. Ce sujet d'intérêt fondamental pourrait aussi amener à d'éventuelles applications pour la réalisation de simulateurs quantiques ou de sources de lumière non classiques. Un second résultat majeur de cette thèse est l'observation expérimentale d'une statistique fortement sub-poissonienne, i.e corrélée de l'excitation Rydberg. Ce résultat confirme le caractère à N-corps de tels systèmes. Le troisième résultat majeur de cette thèse est le développement d'un modèle théorique pour l'excitation par laser des gaz d'atomes de Rydberg en forte interaction. En utilisant les états quantiques dit états collectifs de Dicke, il a été possible de mettre au jour de nouveaux mécanismes liés au comportement à N-corps de ces sytèmes atomiques en forte interaction.

Un axe de recherche particulièrement développé en chimie organométallique moderneconcerne la recherche d’agents chimiothérapeutiques alternatifs au cisplatine dans lestraitements contre le cancer. Dans ce domaine, plusieurs stratégies ont été développées depuisplusieurs dizaines d’années, parmi lesquelles nous pouvons citer la multinucléarité, consistanten la création d’édifices polymétalliques. L’objectif de la première partie de ce manuscrits’inscrit dans cette thématique, par la conception, l’obtention et l’étude des propriétésbiologiques de complexes hétérobimétalliques "early-late" (Ti-Ru, Ti-Au, Ti-Pt, Ti-Os, Ti-Rh, Ti-Ir) et "late-late" (Pt-Au). Un deuxième concept développé au cours de ce manuscritconsiste en la génération de nouvelles espèces théranostiques, par association au sein d’unmême complexe d’un fragment métallique à activité thérapeutique et d’une sonde fluorescentepermettant de visualiser le trajet et les cibles biologiques de ce premier. Dans ce cadre, deuxséries parallèles de complexes bimétalliques ont été synthétisées à partir des squelettesRu(bipy)32+ et Ru(bipy)2(dipy)2+ dont les propriétés de luminescence ont été largementdécrites et utilisées pour diverses applications. Ces composés bimétalliques ont pu fairel’objet de mesures sur les deux fronts, à savoir leur activité cytotoxique envers des lignéescellulaires cancéreuses et leurs propriétés photophysiques. / A research theme especially developed in modern organometallic chemistry deals withnew chemotherapeutic agents as alternatives to cisplatin for the treatments against cancer. Inthis area, several strategies have been considered since decades, among which one can citemultinuclearity, meaning the creation of polymetallic structures. The objective of the first partof this manuscript deals with this theme, with the design, synthesis and study of the biologicalproperties of "early-late" hetero-bimetallic complexes (Ti-Ru, Ti-Au, Ti-Pt, Ti-Os, Ti-Rh, Ti-Ir) and "late-late" (Pt-Au). A second concept developed in this thesis consists in thegeneration of new theranostic agents by association inside a same unit of a metal fragmentwith therapeutic activity, and of a fluorescent probe allowing the visualization of thebiological targets. In this field, two parallel series of bimetallic compounds have beenobtained based on the skeletons Ru(bipy)32+ and Ru(bipy)2(dipy)2+, whose luminescenceproperties have been widely described and used for several applications. These bimetalliccomplexes have been tested both for their cytotoxic activity against cancer cells lines andtheir photophysical properties.

Au cours de cette thèse, la physique des systèmes en interaction à été étudié expérimentalement à partir de gaz froids d'atomes de Rydberg. Les atomes de Rydberg sont des atomes dans un état fortement excités et ils ont la propriété d'interagir fortement du fait d'interactions électrostatiques à longue portée. Le premier résultat majeur de cette thèse est l'observation expérimentale d'un processus à quatre corps. Ce processus consiste en l'échange d'énergie interne entre quatre atomes de Rydberg induit par leurs interactions mutuelles. Il a été possible, en plus de son observation expérimentale, de décrire théoriquement ce processus, au niveau quantique. L'excitation par laser des gaz d'atomes de Rydberg en forte interaction a aussi été étudiée durant cette thèse. Cette situation donne lieu à de très intéressants comportements à N-corps. Ce sujet d'intérêt fondamental pourrait aussi amener à d'éventuelles applications pour la réalisation de simulateurs quantiques ou de sources de lumière non classiques. Un second résultat majeur de cette thèse est l'observation expérimentale d'une statistique fortement sub-poissonienne, i.e corrélée de l'excitation Rydberg. Ce résultat confirme le caractère à N-corps de tels systèmes. Le troisième résultat majeur de cette thèse est le développement d'un modèle théorique pour l'excitation par laser des gaz d'atomes de Rydberg en forte interaction. En utilisant les états quantiques dit états collectifs de Dicke, il a été possible de mettre au jour de nouveaux mécanismes liés au comportement à N-corps de ces sytèmes atomiques en forte interaction. / Uring this thesis, the Physics of interacting systems has been investigated experimentally using Cold Rydberg gases. Rydberg atoms are highly excited atoms and have the property to interact together through long-range electrostatic interactions.The first highlight of this thesis is the direct experimental observation of a 4-body process. This process consists in the exchange of internal energy between 4 Rydbergs atoms due to their mutual interactions. In addition to its observation, it has been possible to describ this process theoretically at a quantum level.The laser excitation of strongly interacting Rydberg gases has been also investigated during this thesis. In this regime, the interactions between Rydberg atoms give rise to very interesting many-body behaviors. In addition to fundamental interest, such systems could be used to realyze quantum simulators or non-classical light sources.A second highlight of this thesis is the experimental observation of a highly sub-poissonian, i.e correlated, excitation statistics. This result confirms the many-body character of the investigated system.The third highlight of this thesis is the development of a theoretical model to describ the laser excitation of strongly interacting Rydberg gases. Using the so-called Dicke collective states it has been possible to point out new mechanismes related to the many-body character of strongly atomic interacting systems.