La thèse présentée décrit la préparation et l’étude d’auto-assemblages élaborés à partir de conjugués amphiphiles Tat-b-poly(triméthylène carbonate) (Tat-b-PTMC) doués de propriétés d’internalisation cellulaire conférées par le segment peptidique Tat. L’objectif principal de ces travaux était d’établir et de comprendre les liens entre la structure macromoléculaire, les caractéristiques colloïdales et l’activité biologique de ces systèmes. Les efforts de précision moléculaire et de caractérisation fournispour la synthèse des chimères Tat-b-PTMC a permis de corréler finement leurs structures chimiquesaux paramètres physico-chimiques des nanoparticules obtenues. Grâce à une approche expérimentale transverse combinant des études de biologie cellulaire et de biophysique, le mécanisme d’interaction in vitro de ces nanoparticules avec les cellules HeLa a pu être en partie élucidé. Enfin, un camouflage électrostatique pH-sensible a été mis au point pour tenter de moduler leur activité et d’augmenter leur sélectivité vis-à-vis de l’environnement tumoral. / This thesis work deals with preparation and study of cell-penetrating self-assemblies from amphiphilicpolymer-b-peptide Tat-b-poly(trimethylene carbonate) conjugates. Tat-b-PTMC chimeras withtunable hydrophilic fractions were synthesized, thoroughly characterized and self-assembled inaqueous buffer into size-tunable, highly monodisperse core-shell nanoparticles, presenting a full Tatcorona. Their physico-chemical profiles were assessed by complementary imaging (AFM, TEM) andscattering techniques (multiangle DLS, SANS) and correlated with their molecular architectures.Their transduction ability in vitro on HeLa cells and interaction mode with phospholipid membraneswere studied with a view to correlate their physico-chemical profiles with their biological properties.This interdisciplinary approach partially shed light on the interactions at play in the cellular uptakeprocess. With the ultimate goal of improving pharmacological characteristics, we finally endeavoredto develop an ON/OFF PEGylation strategy to harness the cell penetrating power of thosebiomacromolecular self-assembled systems.