Les polyuréthanes (PU) sont une famille majeure de polymères présentant de très diverses structures et applications. Cependant, ils sont généralement synthétisés à partir de ressources fossiles avec un impact environnemental important. Aussi, des PU renouvelables avec différentes architectures e.g. aromatiques, cyclo-aliphatiques, et linéaires dans une approche de bioéconomie circulaire, ont été développés en privilégiant des ressources durables comme les déchets plastique et la biomasse, associant les biotechnologies et la chimie (approche « chem-biotech »). L’impact des chimies développées et de la structure des synthons durables utilisés a été analysée au travers des architectures macromoléculaires synthétisées et des propriétés obtenues. Les matériaux synthétisés dans cette thèse ont notamment montré des propriétés thermiques et mécaniques supérieures à leurs homologues fossiles, avec des structures chimiques particulières, offrant ainsi aussi un large potentiel d’applications. Par ailleurs, des molécules issues de ressources durables ont été développées dans une approche « chem-biotech ». Elles ont montré, pour certaines, de forts potentiels en tant qu’antioxydants et plastifiants, afin d’améliorer la processabilité, l’usage, et globalement les propriétés de différents matériaux polymères tels que des PU. Ce travail de doctorat s’est inscrit dans le contexte d’un très large projet Sino-Européen (MIX-UP - Horizon 2020).