A l’échelle galactique, le paradigme lambda-CDM n’est pas prédictif. Afin d’approfondir nos connaissances dans cette gamme de taille, les satellites du Groupe Local (GL) sont les systèmes galactiques les plus simples et les plus proches pour tester nos différentes hypothèses. Ainsi, nous présentons d’abord une méthode permettant d’obtenir analytiquement l’ellipticité intrinsèque des galaxies naines. Les résultats de cette technique appliquée sur un échantillon de 25 satellites de la galaxie Andromède (M31) laissent présumer que le GL est plus perturbé qu’il n’était envisagé jusqu’alors. Après cette approche individuelle, nous exposons un résultat sur la cinématique globale du système M31. Cette estimation montre pour la première fois que la vitesse transverse de ce système par rapport à la Voie Lactée est élevée. Cela peut mener à de fortes implications sur le GL, notamment quant à la détermination de sa masse et de son évolution passée et future. / The Lambda-CDM cosmological model represents nowadays the best understanding of the formation and the evolution of large scale structures in our Universe. Nevertheless, this paradigm is not predictive and successful yet at smaller scales. In this context, satellites in the Local Group (LG), the simpler and closer galactic systems, are one of our best chance to test this model and to improve our comprehension of galaxy formation. Thus, we present here a method to derive analytically the intrinsic (3D) morphology of dwarf galaxies. Results of this technic applied to 25 Andromeda (M31) satellites suggest that the LG is in fact more disturbed than what was previously thought. After this individual approach, we further expose a recent result on the global kinematics of the M31 system. This new estimation suggests for the first time a high transverse velocity for this system with respect to the Milky Way. These values could lead to redefine the entire dynamic of the LG and its surroundings.

Ma thèse s’est concentrée sur les conséquences qu’ont les choix de modélisation de l’émission de la poussière sur ses propriétés déduites dans les galaxies proches.Une première étude a montré que tous les modèles ne reproduisent pas des observations de deux galaxies proches de façon satisfaisante, bien que tous reproduisent l’émission IR de la Voie Lactée. Cela a aussi mis en évidence que la composition de la poussière est différente d’une galaxie à l’autre, et différente de celle de la Voie Lactée. Le choix de l’environnement des grains, à travers la description du champ de rayonnement qui chauffe ces grains, impacte significativement les résultats tels que la masse totale de poussières. Une deuxième étude s’est concentrée sur les biais systématiques dus à l‘emploi de lois empiriques de mélange pour décrire le chauffage de la poussière. J’ai montré que les masses déduites peuvent être sous- ou surestimées, bien que les ajustements aux données apparaissent raisonnables. Les résultats de cette thèse montrent alors qu’il est nécessaire de prendre en compte les choix de modélisation pour déterminer au mieux les propriétés des poussières dans les galaxies proches. / My thesis focused on the implications of dust emission modelisation choices on its derived properties in nearby galaxies. A first approach showed that all models do not fit observations of two nearby galaxies adequately and similarly, although they all managed to fit the Milky Way infrared emission. It also highlighted that the dust composition is not the same between those two galaxies, and also with that of the Milky Way. The choice of the dust grains environment, through the incident radiation field, can significantly impact results like the total dust masses. A second project investigated the systematics errors due to the empirical laws used to describe the radiation field that heats the dust grains. I showed that some parameters can be over- or underestimated, while showing good fits to the observations. These results show that it is important to take into consideration the choices made for modelisation in order to accurately determine dust properties in nearby galaxies.

Les sursauts gamma se divisent entre sursauts courts, issus de la coalescence de deux objets compacts, et sursauts longs, issus de l'effondrement d'une étoile très massive de type Wolf-Rayet. Ce phénomène cataclysmique produit un jet ultra-relativiste. La dissipation de l'énergie au sein de ce jet est à l'origine d'une bouffée de photons gamma (keV-GeV) d'une durée moyenne de 10 s que l'on nomme émission prompte. Elle est suivie d'une phase d'émission rémanente détectable en X, en optique et en radio qui est visible de quelques secondes après le sursauts à quelques jours voir semaines et provient de la dissipation de l'énergie du jet dans le milieu environnant. Il s'agit des événements transitoires les plus lumineux que nous connaissons ce qui permet de les détecter jusqu'à des valeurs de décalage cosmologique (redshift) de l'ordre de 8-9. Cela permet l'exploration du diagramme de Hubble à grand redshift qui reste encore mal connu. Mais pour cela, il est nécessaire de standardiser ces sources astrophysiques afin de calibrer leur luminosité. Diverses relations, liant la luminosité des sursauts gamma à un paramètre indépendant de la cosmologie, ont été mises en évidence permettant de transformer les sursauts en " chandelles standards ". Au cours de cette thèse, nous avons étudié ces relations afin d'apporter un éclairage nouveau sur la façon dont elles sont affectées par divers effets de sélection instrumentaux. Les relations spectrales lient la luminosité isotropique ou l'énergie isotropique à l'énergie du maximum spectral de l'émission prompte. Nous avons montré que la combinaison de deux effets de sélection (détection puis mesure du redshift) permettait d'expliquer les contradictions entre les études reposant sur les sursauts avec redshift et celles incluant les sursauts sans redshift. Cela a conduit à la mise en évidence d'un lien entre l'émission prompte en gamma et l'émission rémanente en optique. Nous nous sommes également intéressé à l'une des relations temporelles, celle reliant Liso au délai spectral. Ce paramètre correspond à la différence entre le temps d'arrivée des photons de hautes et de basses énergies. Après avoir développé notre propre méthode de calcul de cette quantité, nous avons obtenu des résultats intéressants sur les distributions de ce paramètre et son lien avec l'évolution spectrale au sein des sursauts gamma. Nous avons également mis en évidence l'existence d'effets de sélection impactant cette relation et compromettant son usage pour la cosmologie. Plus généralement, cette thèse a permis de mettre en évidence la complexité de la standardisation des sursauts gamma qui ne peut être faites de manière aussi simple que celle utilisée jusqu'à présent. Nous avons montré qu'une étude détaillée des effets de sélection qui affectent ces relations de standardisation est un préalable indispensable avant toute utilisation de ces dernières à des fins cosmologiques. / GRBs are divided between short bursts, resulting from the coalescence of two compact objects, and long bursts, resulting from the collapse of a very massive star (Wolf-Rayet type). This cataclysmic phenomenon produces an ultra-relativistic jet. Energy dissipation in this jet produces flashes of gamma photons (keV-GeV) with an average duration of 10 seconds which is called prompt emission. It is followed by a detectable afterglow phase in X, optical and radio band which is visible from a few seconds after the bursts to several days or weeks and results from the dissipation of the energy contained in the jet into the surrounding medium. They are the most luminous transient events that we know, which can be detected up to redshifts of about 8-9. Being so bright, GRBs may allow the exploration of the Hubble diagram at high redshift, which is still poorly understood. To do this, it is however necessary to standardize these astrophysical sources and calibrate their brightness. Various relationships linking the intrinsic luminosity of GRBs with a parameter independent from cosmology have been highlighted allowing GRBs standardization. To achieve this goal, it is necessary to assess whether the observed correlations represent an intrinsic property of GRBs. In this thesis, we study selection effects to understand their impact on several relations which have been used to standardize GRBs. Spectral relationships connect the isotropic brightness or isotropic energy, and the peak energy of the prompt emission. We show that a combination of two selection effects, respectively associated with the GRB detection and the measure of their redshift, explains the contradiction between studies based on GRBs with a redshift and studies based on larger samples of GRBs without a redshift. Our study led us to discover a link between the prompt gamma emission and the optical afterglow that is a first step to understand the link between these two phases of the gamma-ray burst emission. Among the second category of relations, we focused on the relation between the luminosity and the spectral lag of the prompt emission. This parameter corresponds to the difference between the times of arrival of GRB photons at high and low energies. We developed our own method for the measure of the spectral lag, which led us to discuss the distribution of this parameter and its relationship to the spectral evolution within GRBs. We also confirmed the existence of selection effect affecting this relationship and compromising its use for cosmology. This thesis highlights the strong impact of observational selection effects on the relations which have been proposed for GRB standardization. We conclude that the study of selection effects is essential to understand if the relations proposed for the standardization of GRBs are intrinsic or due to selection effects, and if they can be used for cosmological purposes.

Dans ma thèse, je vais présenter une méthode que j'ai développée pour traiter les perturbations cosmologiques à l’ordre linéaire, appelée théorie des champs effective de l’énergie noire. Elle a l’avantage de quantifier les déviations du modèle ΛCDM d’une façon compacte et indépendante d’un choix de modèle spécifique. Dans un second temps, je parlerai de nouvelles théories que j'ai découvertes, qui vont au delà des théories d’Horndeski, que l’on pensait être les plus générales pour un système gravité + champ scalaire qui soit stable. En effet, j’expliquerai que les conditions habituelles qui sont requises pour qu’une théorie soit stable, i.e. que ses équations du mouvement ne possèdent pas de termes avec plus de deux dérivées, sont trop restrictives. Ensuite j’exposerai des travaux que j’ai menés sur les ondes gravitationnelles primordiales. Plus spécifiquement, j’expliquerai que les prédictions pour les modes tensoriels venant de l’inflation sont très robustes, contrairement aux modes scalaires. Cela implique en particulier que mesurer le spectre de puissance des ondes gravitationnelles donnerait directement accès à l’échelle d’énergie durant l’inflation. Je terminerai par une description de mon étude des relations de cohérence. Ce sont des relations entre les fonctions de corrélations des champs de densité cosmiques à n + 1 points et à n points, quand un des champs varie beaucoup plus lentement que les autres dans l’espace. Leur intérêt vient du fait que pour les dériver, nous n’avons presque pas besoin d’informations sur les champs qui varient rapidement : seulement que leurs conditions initiales sont gaussiennes, et qu’ils respectent le Principe d’Equivalence. / In this thesis, I will present a method I developped to treat cosmological perturbations at linear order, called the Effective Field Theory for Dark Energy (EFT of DE). It has the advantage of quantifying deviations from the standard model ΛCDM in compact and model independent manner. Secondly, I will discuss new theories that I discovered, that extend Horndeski theories, which were thought to be the most general theories to describe a system gravity + scalar that is stable. Indeed, I will argue that the usual conditions that are required for a theory to be stable, namely that its equations of motion are second-order in derivatives, are too restrictive. Then, I will show the work I did on primordial gravitationnal waves. More precisely, I will explain how the standard predictions for tensor modes coming from inflation are very robust, contrarily to the scalar ones. This implies in particular that measuring the power spectrum from gravitationnal waves would give a direct access to the energy scale of inflation. Finally, I will end by a description of my studies on consistency relations. These are relations between the n+1 and n correlations functions of the cosmic density fields when one of the fields varies much less than the others. They are interesting since the derivation needs very little information on the rapidly varying fields: only that their initial conditions are Gaussian and that they obey the Equivalence Principle.

Cette thèse a été effectuée au sein de l’Institut de Physique de Rennes, et qui porte sur le transfert d’énergie rotationnelle lors des collisions de CO-Ar et CO-H2 à très basses températures pour des applications astrophysiques. Comprendre la constitution du milieu interstellaire (MIS), son évolution et ses propriétés physiques telles que la température et la densité, nécessite la connaissance de l’efficacité des collisions atomiques et moléculaires. Cette thèse expérimentale a été motivée par cet objectif. Le MIS et plus particulièrement les nuages moléculaires froids sont caractérisés par des températures très basses atteignant ~ -260 °C. Afin de reproduire ces conditions, on a utilisé la technique CRESU (Cinétique des Réactions en Ecoulement Supersonique Uniforme). Deux systèmes de collisions ont été étudiés : CO-Ar et CO-H2 pour leur impact dans les modèles astrophysiques (dits aussi modèles de transfert radiatifs). Une technique spectroscopique IR-VUV (Infrarouge-Ultraviolet dans le vide) en double résonance à base de lasers pulsés a été utilisée pour la détection et le diagnostic de l’efficacité des collisions et la détermination les constantes de collisions. Les résultats expérimentaux obtenus (pour la première fois) ont été comparés à des prédictions basées sur des calculs théoriques très avancés de mécanique quantique. Un très bon accord a été obtenu, ce qui a permis de tester et valider ces calculs théoriques d’un côté, et aussi de pouvoir fournir des constantes de collisions robustes qui vont être utilisées par les astrophysiciens pour modéliser et déterminer les propriétés physiques du MIS, ainsi qu’interpréter les spectres astrophysiques obtenus par des télescopes ou des satellites. / In the quest to understand the universe, astrophysicists observe and make models for astrophysical objects in the sky. The interstellar medium, ISM, in particular is of central importance since it represents the matter that exists in the space between stars in a galaxy, and in which stars and planets form. Understanding it, its constituents and its evolution and characteristics requires the quantification of several chemical and physical processes, including collision processes. In this work, we used the CRESU technique to reproduce very cold environments of astrophysical media, in particular dense molecular clouds in the ISM. We studied experimentally rotational energy transfer, RET, resulting from inelastic collisions at very low temperatures using a pump-probe laser-based spectroscopic technique for the purpose of measuring constants quantifying collisions. Two types of constants were determined: the first are total removal constants of RET resulting from a specific rotational quantum state to all possible final rotational quantum states, and the second are more detailed information consisting in rate constants from a specific rotational quantum state to another specific rotational quantum state, so-called state-to-state rate constants. Two experiments have been performed involving Carbone monoxide molecule, CO, as a target molecule of collisions. The first involves argon, Ar, as a projectile atom, and the second molecular hydrogen, H2, as a projectile molecule. Both collisional systems play an important role in a wide range of areas including gas-phase phenomena and astrophysical applications. In the first experiment, we investigated collisions between CO and Ar, from 293 K down to 30 K. IR-VUV double resonance technique has been exploited to measure, directly for the first time, absolute values of total removal and state-to-state constants of collisions. The experimental results have been compared to theoretical predictions based on a diatom-atom model of collision, where very good agreement was observed. In the second experiment, we investigated collisions between CO and H2 (the most abundant molecules in the ISM) from 293 K down to 5.5 K focusing on the very low temperatures of dense molecular clouds in the ISM. For the first time, total removal and state-to-state constants have been measured and compared to theoretical predictions of a highly accurate diatom-diatom model of collisions, where excellent agreement was observed. The results obtained in this thesis served to validate theoretical models of molecular collisions, helping the continuous efforts for pushing the frontiers of theoretical models. In the astrophysical side, the obtained collisional constants will be taken into account in modeling of many astrophysical media.

Effectuer des mesures de polarimétrie des rayons X provenant de sources astrophysiques permettrait d’obtenir de nombreuses informations sur les objets émetteurs : géométrie des disques d’accrétion de pulsars, champ magnétique au cœur des restes de supernovæ ou encore détermination du spin des trous noirs. Ces informations fondamentales sont pour l’instant inaccessibles à cause de l’absence de polarimètres X performants.L’utilisation de l’effet photoélectrique pour effectuer de la mesure spectro polarimétrique des rayons X mous dans la bande d’énergie de 1 keV à 15 keV apparaît comme une approche bien plus adaptée que l’utilisation de la diffraction de Bragg ou de la diffusion Thomson. La polarimétrie par le truchement de l’effet photoélectrique repose sur la mesure de la direction d’éjection du photoélectron, laquelle est modulée par la direction de polarisation de la lumière incidente. Il s’agit alors de construire un détecteur permettant un recul suffisant des photoélectrons afin de reconstruire leurs traces, et les détecteurs gazeux sont par nature des candidats idéaux. Cette thèse traite du développement et de la caractérisation d’un spectro-polarimètre `a rayons X-mous d’un genre entièrement nouveau : Caliste-MM. Il consiste en un détecteur gazeux, le piggyback Micromegas associé à une électronique de lecture miniature baptisée Caliste. L’une des principales innovations de ce détecteur tient au fait que son électronique de lecture est située en dehors du milieu gazeux. Les charges créées dans le piggyback diffusent dans une couche résistive répandue sur une céramique venant fermer le détecteur gazeux. Le module électronique Caliste enregistre le signal qui se répand dans la couche résistive à travers la céramique et une fine lame d’air par couplage capacitif. Le détecteur est ainsi composé de deux parties complètement indépendantes : conversion de la lumière et amplification par le piggyback, et lecture du signal par le Caliste. Les deux peuvent alors être développées indépendamment l’une de l’autre, l’électronique étant protégée des étincelles développées dans le détecteur grâce à la couche résistive du piggyback.Les caractéristiques détaillées du détecteur sont étudiées et présentées : forme des évènements, gain, résolution en énergie, ainsi que la variation de ces caractéristiques avec les différents paramètres du détecteur. Des modèles analytiques sont comparés aux résultats obtenus afin d’expliciter les phénomènes physiques responsables de la topologie des évènements enregistrés. Les différentes méthodes pour obtenir une trace reconstructible issue de photoélectrons sont aussi étudiées : utilisation d’une électronique de lecture plus finement pixélisée (utilisant ainsi pleinement le concept d’électronique découplée), test en basse pression ou utilisation de gaz légers comme l’Hélium ou le Néon.Enfin, grâce à des mesures effectuées sur le faisceau 100% polarisé de la ligne Métrologie du synchrotron SOLEIL, le facteur de modulation du détecteur est mesuré et présenté à différentes énergies de 6 à 12 keV. Une mesure du facteur de modulation de 92% à 8 keV prouve le grand potentiel de ce nouveau spectro-polarimètre et l’intérêt de son concept innovant. / Performing X-ray polarimetry of astrophysical sources could provide precious insight into the properties of the emitting objects, for example the geometry of pulsars accretion disks, magnetic field inside the core of supernovae remnants or measurement of black holes spin. These fundamental observations are today impossible due to the missing performance of X-ray polarimeters. The use of the photo-electric effect to perform spectro-polarimetry in the energy band of 1 keV to 15 keV appears to be like a much better approach than the use of Bragg diffraction or Thomson scattering. Performing polarimetry with the photo-electric effect relies on the measurement of the ejection direction of the photo-electron, which is modulated by the polarization direction of the incoming light. In order to reconstruct the photo-electron track, a detector allowing the photo electrons to recoil far enough is needed. Gaseous detectors are naturally perfect candidates. This PhD thesis focusses on the development and the characterization of a soft X-ray spectro- polarimeter of a completely new design : Caliste-MM. It consists of a gaseous detector called piggyback Micromegas associated with a miniature 3D readout electronics baptized Caliste. The main innovation of this detector comes from the fact that its readout electronics is located outside the gaseous medium. The charges created inside the piggyback diffuse in a resistive layer spread on a solid ceramic plate that closes the detector. The Caliste records the signal of the charges in the resistive layer through the ceramic and a small air layer by capacitive induction. The detector is composed of two completely independent parts : the piggyback where the X-ray conversion and amplification takes place, and the Caliste for the recording of the signal. These two parts can then be developed independently. Moreover the electronics are protected from sparks thanks to the resistive layer of the piggyback.The detailed characteristics of the detector are studied such as the shape of the events, the gain and the energy resolution. Analytical models are compared to the obtained results in order to explain the physical phenomena responsible for the topology of the recorded events. Different strategies to improve the reconstruction of the photo-electrons are explored including for example finer pitched readout electronics, low pressure and the use of lighter gases such as Neon or Helium. Finally, thanks to the measurements performed on the 100% linearly polarized beam of the Mtrologie line of the SOLEIL synchrotron facility, the modulation factor of the detector has been measured at different energies ranging from 6 keV to 12 keV. A measurement of the modulation factor of 92% at 8 keV proves the high potential of this new spectro-polarimeter and the interest into its innovative design.

Plusieurs molécules d’intérêt astrochimique appartenant à la famille du cyanoacétylène ont été caractérisées spectroscopiquement. Des études photochimiques ont également été menées sur ces molécules. La technique d’isolation en matrice cryogénique de gaz rare a été utilisée pour la préparation de la plupart des échantillons. Des molécules étudiées étaient : CH₃C₃N (et certains de ses isomères), CH₃C₅N, HC₅N – toutes disponibles via une synthèse organique, ainsi que celles obtenues comme produits de réactions photochimiques, principalement en matrice de Kr : HC₉N, à partir de C₄H₂ + HC₅N, et de C₁₀N₂, à partir soit de C₄H₂ + HC₅N soit de HC₅N + HC₅N. La méthode a pu être étendue à la synthèse de composés méthylés avec la formation de CH₃C₅N à partir de CH₃C₂H + HC₃N et de CH₃C₇N à partir de CH₃C₂H + HC₅N. De plus, les expériences photochimiques sur les matrices contenant HC₅N ont conduit à la détection de HC₇N et de l'anion C₅N⁻. Un mécanisme général décrivant les processus d'élongation des chaînes a été formulé. Les similarités ou différences présentes dans les règles de sélection, les écarts vibroniques, les énergies des transitions électroniques et les durées de vie de phosphorescence ont été examinées pour les séries homologues HC₂n+₁N, NC₂nN et CH₃C₂n+₁N. / Several astrochemically interesting molecules of the cyanoacetylene family have been characterized spectroscopically. Photochemical studies involving these molecules have also been performed. The cryogenic rare-gas matrix isolation technique was employed for the preparation of most of the samples. The tudied molecules were: CH₃C₃N (and some of its isomers), CH₃C₅N, HC₅N – all available via preparative organic chemical synthesis, as well as those that appeared as the products of photochemical reactions run mostly in solid Kr: HC₉N, starting from C₄H₂ + HC₅N, and C₁₀N₂, starting from either C₄H₂ + HC₅N or HC₅N + HC₅N. The method was further extended to the synthesis of methylated compounds with formation of CH₃C₅N from CH₃C₂H + HC₃N, and CH₃C₇N from CH₃C₂H + HC₅N. In addition, photochemical experiments using HC₅N containing matrices led to the detection of HC₇N and of the C₅N⁻ anion. A general scheme describing the chain elongation processes was formulated. Similarities or differences in selection rules, vibronic spacings, electronic transition energies, and phosphorescence decay times were examined for the homologous series HC₂n+₁N, NC₂nN and CH₃C₂n+₁N.

La spectroscopie sans fente a longtemps été considérée comme une technique compliquée de part ses effets d’auto- et d’inter-contamination. Toutefois, depuis l’ère des instruments du Télescope Spatial Hubble qui offrent un bruit de fond faible et une bonne résolution spatiale, la spectroscopie sans fente est devenue un outil largement utilisé pour les sondages spatiaux astrophysiques et cosmologiques. Dans ce contexte, nous nous sommes intéresser à l’application de cette technique pour l’étude individuelle d’objets. Dans les sondages actuels, l’analyse de ces spectres s’effectue généralement à partir de méthodes inverses qui ne tiennent pas compte de l’effet d’auto-contamination et mé- langent donc les propriétés morphologiques et spectrales de la galaxie. Les objectifs de cette thèse sont tout d’abord de prendre en compte cet effet de contamination qui dégrade la résolution spec- trale effective en fonction de l’extension spatiale de la source, afin de mesurer plus précisément le redshift et autres propriétés spectrales intégrées. Nous explorons aussi la faisabilité de la mesure de quantitées spatialement résolues telle que la cinématique interne des galaxies. Nous construisons alors un modèle complet qui peut être quantitativement comparé aux observations actuelles dans une approche forward. Ce modèle est par la suite testé sur des données sélectionnées des relevés GLASS et 3D-HST, afin de contraindre en particulier le redshift et les paramètres cinématiques modélisant la courbe de rotation de la galaxie. Notre approche forward permet d’atténuer l’effet d’auto-contamination et donc d’améliorer la précision sur la mesure du redshift. Dans un sous-échantillon de galaxies spirales isolées et résolues, il est alors possible de contrainte assez significativement les paramètres cinématiques. Nous étudions également les systématiques liées aux hypothèses de notre modèle grâce à des simulations avec les données du relevé de spectroscopie à champ intégral MaNGA, qui tendent à montrer que la mesure de ces paramètres reste assez difficile pour la plupart des données récentes de spectroscopie sans fente. Néanmoins, ces simulations indiquent que le modèle forward contraint relativement bien le redshift. Enfin, ces travaux montrent des applications prometteuses pour les futures grands relevés spectroscopiques tel que Euclid / Slitless spectroscopy has long been considered as a complicated and confused technique because of its self- and cross-confusion effets. However, since the era of the Hubble Space Telescope (HST) instruments which offer a low background and fine spatial resolution, slitless spectroscopy has become an adopted cosmological survey tool to study galaxy evolution from space. Within this context, we investigate its application to single object studies. In recent surveys, the spectra analysis is usually done using backward extraction which mixes spatial and spectral properties and therefore does not take into account self-confusion effect. The goals of this PhD is firstly to include this effect which degrades the effective spectral resolution (which depends on the extent of the source), in order to make the redshift and other integrated spectral features measure- ments more accurate. We also explore the feasibility to measure spatially resolved quantities such as galaxy kinematics. We build a complete forward model to be quantitatively compared to actual slitless observations. The model is tested on selected observations from 3D-HST and GLASS surveys, to estimate redshift and kinematic parameters (modeling the galaxy rotation curve) on several galaxies mea- sured with one or more roll angles. Our forward approach allows to mitigate self-confusion effect, and therefore to increase the precision of redshift measurements. In a sub-sample of well-resolved spiral galaxies from HST surveys, it is possible to significantly constrain galaxy rotation curve pa- rameters. We also study the systematics effects induced by the hypothesis of our model by building slitless simulations with the data of the integral field spectrograph survey MaNGA. These simu- lations suggest that the precise measurement of the kinematics parameters is difficult for most of the current slitless observations. Nethertheless, they point out that this forward model contrains significantly well the redshift. Finally, this work is promising for future large slitless spectroscopic surveys such as Euclid

Les connaissances sur l'origine de Radio Halos (RHs), sources radio diffuses de faible brillance de surface observées aux échelles des Mpc dans les amas de galaxies massives, ont progressé vers un consensus général au cours des dernières années. Le scénario généralement accepté pour le mécanisme responsable de ce type d'émission diffuse est la ré-accélération des électrons relativistes par les turbulence générées au cours de la coalescence entre amas. Dans ce cadre, les modèles prévoient une fraction plus importante de RHs dans intervalle z = 0.3-0.4. Cependant, les observations radio des amas de galaxies dans ce régime de redshift sont encore limitées. Le projet MACS-Planck Radio Halo Cluster Project vise à explorer l'origine des RHs, ainsi que leur lien avec l'état dynamique des systèmes hôtes, en explorant une gamme de redshift plus élevée par rapport aux études précédentes. Dans cette thèse, je présente les données publiées du sous-échantillon ATCA du projet et les perspectives pour les travaux futurs. / The knowledge on the origin of Radio Halos (Rhs), Mpc-scale low surface brightness diffuse radio emission observed in massive galaxy clusters, has moved towards a general consensus on the recent years. The generally accepted scenario for the mechanism responsible of this kind of diffuse emission is the re-acceleration of relativistic electrons by the turbulence generated in cluster mergers. On this framework, it is expected from models that a larger fraction of RH occurrence may appear at z=0.3-0.4. However, radio observations of galaxy clusters in this redshift regime are still limited. The MACS-Planck Radio Halo Cluster Project has the aim of exploring the origin and occurrence of RHs, as well as their connection with the dynamical state of the host systems by exploring a higher redshift range than previous studies. In this thesis, I present the published data of the ATCA subsample of the project and prospects for the future work.

Les galaxies sont des phares dans l'Univers qui nous permettent de comprendre l'évolution de la répartition dans l'Univers de la matière sous toutes ses formes. L'étude de ces galaxies à différentes époques permet de comprendre comment elles s'organisent à grande échelle (supérieures à la distance inter-galaxies) mais aussi comment elles se forment, et forment leurs étoiles.À notre époque cosmologique, les galaxies dans les environnements les plus denses (amas, groupes) présentent des propriétés bien différentes des galaxies dans les environnements moins denses. Cette bimodalité entre 1) des galaxies elliptiques, massives, vieilles et formant peu d'étoiles dans les environnements denses d'une part, et 2) des galaxies spirales, plus jeunes et en phase de formation stellaire intenses dans les environnements moins denses d'autre part, traduit des mécanismes d'évolution et de formation différents.L'étude des galaxies dans les amas révèle des indices "fossiles" sur une époque de dernière phase significative de formation stellaire à un redshift z~2, et pointe vers un épisode de formation stellaire synchrone dans les galaxies de l'amas, et dans de colossales proportions (~500 Masses solaires par an, à mettre en regard avec les taux de formation stellaire moyens observés dans l'Univers local de l'ordre de ~1-10 Masses solaires par an). Mais cette phase manque toujours d'une conclusion observationnelle directe, même si de récentes observations vont dans ce sens.Une voie possible pour la recherche des ces objets est de chercher à détecter leur émission dans l'infrarouge lointain, qui trace directement la formation stellaire. C'est ce qui a été réalisé à l'aide du satellite Planck. Des données Planck/HFI, une équipe en collaboration avec la notre a extrait 2151 candidats amas en phase de formation stellaire intense. Un suivi sur 228 candidats a été réalisé avec le télescope spatial Herschel/SPIRE, et a révélé des surdensités de sources rouges, compatible avec une distribution en redshift autour de z~2, et des taux de formation stellaire de l'ordre de 700 masses solaires par an.Pour mieux contraindre le redshift de ces candidats, et étudier leur contenu en étoiles, un autre suivi sur 80 candidats a été réalisé à l'aide de l'instrument IRAC sur le télescope spatial Spitzer. Mon travail porte principalement sur le traitement et l'analyse de ces données.Les longueurs d'onde de l'instrument IRAC (3.6 et 4.5 microns) sont en effet parfaitement adaptées pour détecter un pic caractéristique d'émission des populations stellaires, permettant une estimation du redshift et de la masse stellaire.Mon travail a révélé des surdensités de sources IRAC rouges (z>1.3) aux positions des sources SPIRE rouges (z~2, SFR~700Msol.an), compatibles avec des amas ou proto-amas en formation stellaire intense. Des estimations de redshifts photométriques et de masse stellaire montrent que ces objets sont compatibles avec les progéniteurs des amas locaux.Ces candidats nécessitent cependant une confirmation, notamment à l'aide de l'obtention de redshifts spectroscopiques. Ce travail a déjà commencé, et deux candidat ont déjà été confirmés à des redshifts de 2.15 et 2.36 à l'aide du 30m/IRAM. Des données obtenues avec les interféromètres ALMA et NOEMA ont révélé que l'émission SPIRE était dans certains cas originaires de plusieurs galaxies.Ces premiers résultats sont encourageants, mais une étude à d'autres longueurs d'onde (proche infrarouge) est aussi nécessaire pour mieux contraindre le contenu en masse de nos objets, ainsi que leur histoire de formation stellaire. Les données sont en parties déjà disponibles, et leur analyse a déjà commencé. / Galaxies are beacons in the Universe that allow us to understand the evolution of the distribution matter in all its forms. The study of galaxies at different epochs helps to understand how they organize at large scales (greater than inter-galaxies distance) but also how they formed, and formed their stars.At our cosmic epoch, galaxies that reside in the densest environments (clusters, groups) have very different properties compared to galaxies residing in less dense environments. This bimodality between 1) elliptical galaxies, massive, old and forming little stars in dense environments on the one hand, and 2) of spiral galaxies, younger and experimenting intense star formation in less dense environments indicates different evolutionary mechanisms and formation mechanisms.The study of galaxies in clusters reveals that they probably experimented intense star formation at redshifts z ~ 2, and points to a synchronous episode of star formation in the galaxies in the cluster, and of colossal proportions (~ 500 solar masses per year, to be compared with the average rate of star formation observed in the local Universe in the order of ~ 1-10 solar masses per year). But this phase still lack a direct observational conclusion, although recent observations in this direction.One possible way to search for these objects is to try to detect their emission in the far infrared, which traces directly star formation. This is what has been achieved with the Planck satellite. From Planck / HFI data, a team in collaboration with us extracted 2151 cluster candidates experimenting an intense star formation phase. A follow-up of 228 candidates was made with the space telescope Herschel / SPIRE, and revealed overdensities of red sources, compatible with a redshift distribution peaking around z ~ 2, and star formation rates of approximately 700 masses solar year.To better constrain the redshift of these candidates, study their contents in terms of stars, another follow-up on 80 candidates was conducted using the IRAC instrument on the Spitzer Space Telescope. My work focuses on the analysis and interpretation of such data.The wavelengths of the IRAC instrument (3.6 and 4.5 microns) are indeed tailored to detect a characteristic peak emission of stellar populations, to estimate the redshift and the stellar mass.My work revealed overdensities of red IRAC sources (z> 1.3) at the positions of the red SPIRE sources (z ~ 2 ~ 700Msol.an SFR), compatible with clusters or proto-clusters in an intense star formation phase. Estimates of photometric redshifts and stellar mass show that these objects are compatible with the progenitors of local clusters.These candidates, however, require confirmation, especially with obtaining spectroscopic redshifts. This work has already begun, and two candidates have already been confirmed at redshifts of 2.15 and 2.36 using the 30m / IRAM. Data obtained with the ALMA interferometer and NOEMA revealed that the SPIRE emission originates in some cases from several galaxies.These initial results are encouraging, but a study at other wavelengths (near infrared) is also needed to better constrain the content of our mass objects, and their star formation history. The data is already available on part of the smple, and analysis has begun.