Cette thèse de doctorat a été menée dans le cadre d'un partenariat entre le Laboratoire Conception de Produits et Innovation des Arts et Métiers ParisTech et l'Ecole de Biologie Industrielle. Le projet de recherche porteur de nos travaux de thèse vise à accompagner la valorisation de nouvelles particules d'argile ayant fait l'objet d'un dépôt de brevet au sein du laboratoire EBInnov®. Ce nouvel ingrédient polyfonctionnel est destiné à satisfaire de multiples applications dans les secteurs bio-industriels, notamment dans l'industrie pharmaceutique, le secteur des cosmétiques, le phytosanitaire ou encore l'environnement. L'objectif de nos travaux de thèse est d'intégrer les spécifications techniques, sensorielles et réglementaires des entreprises de ces secteurs au sein d'un modèle de conception axé innovation. Pour ce faire, les hypothèses de recherche s'appuient sur l'émergence du paradigme de l'innovation ouverte dans ces secteurs. Nous soutenons que les nouveaux intermédiaires de l'innovation sont performants dans les bio-industries et permettent la prise en compte du potentiel d'innovation dès les phases amont du processus de conception. La validité de ces hypothèses a ensuite été vérifiée en milieu industriel par le biais d'expérimentations en lien direct avec les secteurs d'application de la technologie EBISilc®. Finalement, nous proposons un modèle de conception axé innovation prenant en compte l'évolution des modèles d'innovation dans les bio-industries. / This doctoral thesis was realized within the framework of a partnership between the Product Design and Innovation Laboratory of Arts et Métiers ParisTech and the Ecole de Biologie Industrielle. The research project behind our thesis aims to support the promotion of new clay particles having been patented by the EBInnov® laboratory. This new polyfunctional ingredient is designed to satisfy several applications in the bio-industries, including the pharmaceutical and cosmetic industry, the phytosanitary sector or the environment. The aim of the thesis is to integrate the technical, sensory and regulatory specifications of bio-industrial companies in an innovation-oriented design process. Thus, the research hypotheses rely on the emerging paradigm of open innovation in these sectors. We support that the new innovation intermediaries are efficient in the bio-industries and allow the integration of the innovation potential in the early stages of the design process. The validity of these assumptions was studied by means of industry-related experiments directly linked to the main application sectors of the EBISilc® technology. Finally, we propose an innovation-oriented design process taking into account the evolution of the innovation models in the bio-industries.