L'imagerie par résonance plasmonique de surface est une technique largement utilisée dans le domaine de la détection biomoléculaire en phase liquide. En 2012, notre laboratoire a démontré son aptitude au développement d'un nez optoélectronique à l'aide d'un réseau de capteurs à base de peptides. Peu de temps après, un dispositif fonctionnel a été valorisé par la start-up Aryballe Technologies pour la détection sensible et sélective des composés organiques volatils (COV) en phase gazeuse. Depuis sa conception, une compréhension fondamentale de la sensibilité plasmonique et des mécanismes de reconnaissance, dans le cadre de la détection et de la discrimination en phase gazeuse, n'a pas été réalisée. Cette thèse tente de comprendre les mécanismes sous-jacents régissant la fonctionnalité de l'appareil. Tout d'abord, le mécanisme de contribution plasmonique en phase gazeuse a été étudié et élucidé à travers l'élaboration d'un modèle numérique complet basé sur le formalisme de la matrice de transfert. Une approche corrective a été proposée pour adapter ce modèle afin de mieux représenter la réalité expérimentale à la lumière d'un décalage associé à la topographie de surface. Deuxièmement, les contributions des récepteurs biomoléculaires ont été étudiées, de l'immobilisation des peptides à leurs mécanismes d'interaction avec les COV en phase gazeuse. De plus, un accent particulier a été mis sur l'étude des effets de la température et de l'humidité. Enfin, l'utilisation d'un peptide de type tensioactif spécialement conçu a été proposée pour la fabrication de nanoarchitectures de surfaces bio-hybrides, grâce à laquelle un réseau de capteurs fonctionnels a été développé avec des éléments de détection variant uniquement par leur morphologie de surface. En substance, l'interaction entre la structure et la fonction a été le thème principal de ce travail, ouvrant potentiellement la voie à des performances plus élevées pour ces appareils de nez optoélectroniques.