La détermination de structure de protéines utilise principalement la diffraction des rayons X. Lors du processus, deux principales difficultés entrent en jeu : l'étape de cristallisation et la résolution de la structure (problème des phases). Pour répondre au premier problème, des agents, dits nucléants, sont élaborés pour améliorer le nombre et la qualité des cristaux. Le problème des phases peut être écarté grâce à la présence d'éléments lourds.

Dans ce contexte, un complexe de lanthanide, appelé cristallophore, a été développé pour améliorer la cristallisation de plusieurs protéines mais également pour résoudre leur structure grâce au signal anomal important du terbium. Pourtant, le mode d’action du cristallophore reste encore à élucider, notamment les interactions supramoléculaires avec la protéine. Les propriétés d'absorption du cristallophore ne permettent aujourd'hui d'étudier ces interactions ni par spectroscopie ni par microscopie. 

Cette thèse concerne l'élaboration de nouveaux complexes de lanthanides, dérivés du cristallophore, possédant une antenne π-conjuguée, pour i) effectuer une étude spectroscopique en présence de protéine ii) comprendre l'effet nucléant du cristallophore par imagerie de cristaux iii) améliorer la détection et sélection des cristaux, iv) promouvoir la cristallisation des protéines directement dans les cellules ou bactéries. Les propriétés nucléantes et spectroscopiques des complexes synthétisés au cours de cette thèse ont été évaluées sur quatre protéines différentes et comparées avec le cristallophore.