L'étude des anisotropies du fond de rayonnement cosmologique est actuellement un des outils les plus précis de la cosmologie. Elle permet à priori de déterminer un grand nombre de paramètres cosmologiques, comme les densités d'énergie totale (\omega_tot) ou de l'énergie sombre (\omega\delta) qui gouvernent la géometrie de l'univers, ou comme un des paramètres du molèle d'inflation, l'indice spectral scalaire n_s. Après avoir présenté le cadre du modèle standard cosmologique, nous décrivons la physique qui donne naissance aux anisotropies du fond de rayonnement cosmologique. Des oscillations acoustiques dans l'Univers primordial amplifient les inhomogénéités de densités prédites par les modèles d'inflation et génèrent une série de pics dans le spectre de puissance des anisotropies. La troisième partie du manuscrit concerne les différentes techniques d'observation des anisotropies, ainsi que les expériences récentes et à venir. Puis nous exposons notre méthode d'estimation des paramètres cosmologiques, qui se base sur un ajustement des paramètres par une recherche d'optimum, ici réalisée en utilisant le \chi^2 comme critère d'optimisation. Nous appliquons cette méthode à des jeux de données simulées, représentatifs des expériences WMAP et Planck, afin d'évaluer les performances et la robustesse de l'analyse. Enfin nous employons cette méthode pour analyser les données actuelles des expériences Archeops, CBI et WMAP.

Les premiers photons libérés par la matière constituent le fond diffus cosmologique (CMB) observé aujourd'hui à T=2.725K. C'est l'image électro-magnétique de notre Univers la plus lointaine qui nous soit accessible. L'étude statistique des minuscules inhomogéités du CMB devrait permettre pratiquement à elle seule la détermination du contenu et de la geométrie de l'Univers. Toutefois d'autres photons émis ultérieurement par les premiers astres de l'Univers sont également massivement présents. En particulier les galaxies avec leurs étoiles et leurs nuages de poussière ont émis des rayonnements constituant un fond diffus infra-rouge (CIB). Ce fond est très difficile à détecter en raison de la pollution lumineuse du Système Solaire et de la Galaxie, en particulier dans l'infra-rouge moyen. On peut cependant tirer partie de l'interaction de ces photons avec d'autres plus énergétiques rencontrés en chemin pour contraindre leur densité en fonction de leur energie. Ce manuscrit indique par quels moyens directs (expériences CMB ballon Archeops ou satellite Planck) ou indirects (expériences gamma au sol CAT et HEGRA) ces fonds diffus peuvent être mis en évidence et conduire à une description de l'Univers cohérente et - peut-être - juste. The first photons decoupled from the matter constitute the Cosmic Microwave Background (CMB) observed today at T=2.725 K. They form the oldest electromagnetic picture of our Universe. The statistical study of the tiny inhomogeneities of the CMB should allow, almost only by themselves, to determine the content and the geometry of the Universe. Nevertheless other photons are numerous. In particular star and dust radiations form the Cosmic Infrared Background (CIB). This background is very difficult to detect due to the Solar and Galactic light pollution, in particular in the mid-infrared. But it is possible to take benefit of the interaction of the CIB photons with other energetic enough ones to constrain their density in function of their wavelengths.This report shows how directely (Archeops balloon or Planck satellite CMB experiments) or indirectely (CAT and HEGRA ground based gamma experiments), these backgrounds can be detected and lead to a coherent and - maybe - true description of the Universe.

Les anisotropies du rayonnement fossile de l'Univers (CMB) constituent une des surces d'information les plus prometteuses sur la physique de l'Univers. C'est pourquoi de nombreuses expériences de mesure d'anisotropies se sont développées ces dernières années. Archeops est une expérience ballon de mesure des anisotropies du CMB, fruit d'une collaboration internationale pilotée par le Centre de Recherches sur les Très Basses Températures (CRTBT) du CNRS de Grenoble. Archeops est d'un point de vue technique le précurseur du futur satellite européen Planck. Dans un premier temps, je rappelle les fondements théoriques du modèle standard de la cosmologie. Je présente ensuite les caractéristiques des expériences de mesure des anisotropies du CMB et notamment celles d'Archeops. Dans un deuxième temps, j'expose mes contributions au sein de la collaboration Archeops. Mon travail comporte d'une part une partie instrumentale liée à la reconstruction du pointage, et d'autre part une partie d'analyse de données basée sur le développement d'algorithmes de destriage. Pour finir, je discute de la nature des contraintes sur la masse des neutrinos qui seront susceptibles d'être obtenus avec les données de Planck.

L'étude du fond diffus cosmologique (CMB) permet de contraindre la quasi totalité des paramètres du modèle du Big Bang avec une grande précision et offre des informations uniques sur l'Univers primordial et la physique des hautes énergies. Dans le cadre de la préparation du satellite PLANCK dédié à cette observable, l'expérience ballon ARCHEOPS, en parallèle à la cartographie des anisotropies de température du CMB sur une vaste fraction du ciel, était équipée de bolomètres sensibles à la polarisation.<br> Après une présentation des méthodes alternatives d'estimation des paramètres cosmologiques, la première partie de cette thèse décrit la physique du CMB et de sa polarisation. La senconde partie décrit l'analyse des données polarisées d'ARCHEOPS, montre la première détection de la polarisation de l'émission diffuse de la poussière galactique qui sera l'avant-plan majeur pour PLANCK-HFI, et conclut par les perspectives de détection des ondes gravitationnelles primordiales par ce satellite.

Cette thèse est dédiée à la mesure des anisotropies du Fond Diffus Cosmologique (CMB) ainsi qu'à la caractérisation des émissions d'avant-plan. Les travaux que nous avons entrepris s'inscrivent dans le cadre de la préparation à l'analyse et à l'exploitation des données du satellite Planck.<br />L'exposé débute par une introduction à la cosmologie et au CMB. Un état des lieux des mesures cosmologiques est dressé et les expériences Archeops, WMAP et Planck sont présentées.<br />Une deuxième partie est consacrée à l'effet d'un champ magnétique primordial sur la polarisation du CMB. Nous y dérivons les spectres de puissance angulaire de cet effet et nous donnons une limite supérieure sur l'intensité actuelle de ce champ à l'aide des données de WMAP.<br />Dans une troisième partie, nous présentons les analyses effectuées à partir des mesures de l'expérience Archeops. D'une part, nous montrons le caractère gaussien des données en température à 143 GHz, contraignant ainsi le paramètre de couplage non linéaire et les résidus systématiques et d'autre part, à l'aide des données à 353 GHz, nous montrons la première mesure de l'émission diffuse polarisée de la poussière galactique à grande échelle.<br />Une quatrième partie présente une méthode de séparation de composantes permettant d'extraire les différentes contributions physiques à partir d'observations multifréquences, en température et en polarisation. Nous caractérisons ses performances sur des simulations du ciel vu par Planck.<br />Enfin, dans une dernière partie, nous nous attachons à modéliser les émissions galactiques polarisées du synchrotron et de la poussière et nous comparons ces émissions simulées aux données des expériences Archeops et WMAP.