Les progrès récents et simultanés des techniques de préparation, de caractérisation et de modélisation théorique ouvrent la possibilité de concevoir des catalyseurs « sur mesure » et d’en comprendre le fonctionnement à l’échelle de l’atome. Dans cet exposé, je présenterai différentes stratégies issues de nos travaux visant à améliorer les performances des catalyseurs métalliques par l’utilisation de phases alliées (nanoalliages de métaux nobles et phases intermétalliques non-nobles) et/ou de supports oxydes réductibles (TiO2, CeO2). Ces derniers permettent non seulement de stabiliser les nanoparticules métalliques mais participent également à la réaction. Les réactions considérées (hydrogénation sélective, hydrodésoxygénation, oxydation préférentielle de CO) bénéficient toutes d’effets de synergie métal-métal et/ou métal-support. Ces réactions impliquant un large excès d’hydrogène, il sera montré comment l’absorption d’hydrogène par la phase métallique peut influencer ses propriétés catalytiques. D’autres effets majeurs de l’environnement réactionnel, mis en évidence grâce à l’emploi de techniques de microscopie et de spectroscopie avancées, seront soulignés : changements de morphologie, d’arrangement chimique et d’état d’oxydation des nanoparticules métalliques. La confrontation des données expérimentales aux résultats de simulations numériques permettra de rationaliser les phénomènes structuraux et chimiques impliqués.