Ce manuscrit décrit mon travail de thèse au sein de l'expérience CMS du collisioneur LHC. Il présente les deux sujets sur lesquels j'ai travaillé : un sujet orienté détecteur et un sujet orienté analyse de données. Le premier sujet, orienté détecteur, se situe dans le cadre du projet HL-LHC qui prévoit une augmentation de la luminosité instantanée d'un facteur cinq. Une telle augmentation et la conservation du système de haut niveau du déclenchement (HLT), engendre de nouvelles contraintes sur le détecteur CMS. Notamment au niveau du système de déclenchement électronique. La collaboration CMS envisage d'implanter ce dernier au sein du détecteur de traces. La méthode des mémoires associatives est proposée. Elle nécessite toutefois une présélection intelligente des signaux électriques pour être utilisable. La méthode de la largeur des amas est proposée pour présélectionner les signaux. L'optimisation de cette méthode, en particulier des paramètres géométriques des modules et des seuils appliqués pour la présélection des signaux électrique, est le résultat de mon travail. Il est détaillé tout au long de la partie III de ce manuscrit. Le deuxième sujet concerne l'analyse des données récoltées par CMS durant l'année 2011. Cette analyse a pour objectif de rechercher de nouvelles particules dans le spectre de masse invariante top anti-top. De par sa grande masse, proche de la brisure électrofaible, le quark top joue un rôle prépondérant dans de nombreuses extensions du Modèle Standard. L'observation de résonances étroites dans le spectre pourrait en être le signe. L'analyse est subdivisée en trois parties : la sélection des évènements top anti-top, la reconstruction de la masse invariante top anti-top et une étude statistique pour quantifier la présence de nouvelle physique. Les résultats de ce travail sont des limites sur la section efficace de production de nouvelles particules. Ils sont présentés dans la partie IV du manuscrit.

La thèse est structurée en trois chapitres. Dans le premier, on rappelle brièvement le contexte historique et législatif de l'évolution de l'assainissement en Europe. Le deuxième chapitre s'intéresse à l'étude diagnostic du réseau d'assainissement de la ville de Saint-Etienne, tant sur les plans quantitatif que qualitatif. Pour cela, nous développons un logiciel de simulation dont l'originalité réside dans sa structure informatique. Nous effectuons une étude de la pluviométrie locale, nous localisons les points de dysfonctionnement par la simulation et nous analysons l'impact des rejets stéphanois en phosphore sur la qualité des eaux de la Loire. Le troisième chapitre essaie par des développements méthodologiques de répondre aux questions soulevées précédemment, tout d'abord par une étude visant à caractériser les structures spatiales des pluies en utilisant des techniques issues de l'analyse de données, ensuite par une étude de sensibilité du modèle d'écoulement à la distribution spatiale de la pluie, au coefficient de ruissellement et au temps de réponse de bassins versants élémentaires, enfin par une dernière étude visant à déterminer la localisation optimale du réseau de pluviographes, en utilisant la technique du krigeage, en y intégrant la structure spatiale de la pluie et les coefficients de ruissellement des bassins versants

La cosmologie est une science très ancienne qui a pour but de décrire l'Univers à grande échelle. Le modèle standard de la cosmologie est un modèle de Big-Bang de type CDM inflationaire, il est basé sur la théorie de la Relativité Générale. Le rayonnement fossile constitue l'un des trois piliers de ce modèle, avec l'expansion de l'Univers et la nucléosynthèse primordiale. C'est le rayonnement le plus ancien observable dans l'Univers. L'étude de ses anisotropies de température et en polarisation permettent d'accéder a des informations directes sur le contenu et la géométrie de l'Univers primordial. Le satellite Planck, lancé le 14 mai 2009, représente la troisième génération de missions satellite d'étude du rayonnement fossile. La sensibilité exceptionnelle de ses instruments High Frequency Instrument et Low Frequency Instrument permettra de contraindre très fortement les modèles cosmologiques décrivant les premiers instants de l'Univers, en particulier la période d'inflation, et de mesurer avec une précision de l'ordre du pourcent les paramètres cosmologiques qui décrivent l'évolution de l'Univers. Pour atteindre ces objectifs scientifiques ambitieux chacun des effets systématiques instrumentaux doit être sévèrement contrôlé et corrigé au cours de l'analyse des données. L'effet des rayons cosmiques interagissant avec les bolomètres de HFI, qui est l'un des effets systématiques instrumentaux les plus importants, et l'un des seuls qui diffère significativement des prédictions, est corrigé lors de l'analyse des données ordonnées en temps. La compréhension détaillée de ce phénomène et sa modélisation sont nécessaires pour s'en affranchir et atteindre une sensibilité effective optimale. Elles permettront également de tenir compte de cet effet dans les instruments futurs dès la conception des détecteurs. Cette thèse propose une première partie consacrée à la cosmologie, une seconde partie décrivant le satellite Planck, l'instrument HFI et en particulier ses détecteurs et une troisième partie consacrée à l'analyse des données de l'instrument HFI. Je me concentre sur l'analyse des données en temps et le traitement des effets systématiques instrumentaux et je propose une analyse détaillée de l'effet du rayonnement cosmique sur le signal et une évaluation de son impact sur les résultats de Planck.

Cette thèse propose une approche expérimentale de la linguistique à travers l'étude de la notion de contrainte préférentielle et son application à deux phénomènes d'ordre en français : la position de l'adjectif épithète ainsi que l'ordre relatif des deux compléments sous-catégorisés par le verbe et apparaissant en position postverbale. Les contraintes préférentielles sont définies comme des contraintes qui n'affectent pas la grammaticalité mais l'acceptabilité des phrases. Nous émettons l'hypothèse selon laquelle ces contraintes constituent des propriétés spécifiques à la langue dont il faut rendre compte dans le champ de la linguistique. Sur le plan méthodologique, l'étude de ces contraintes est rendue problématique par leur nature : étant donné qu'elles n'agissent pas sur la grammaticalité des phrases, elles échappent aux méthodes traditionnelles de la syntaxe (introspection et jugement de grammaticalité). Il est donc nécessaire de définir des outils permettant leur description et leur analyse. Les méthodes envisagées sont l'analyse statistique de données de corpus, inspirée des travaux de Bresnan et al. (2007) et de Bresnan & Ford (2010), et, dans une moindre mesure, l'expérimentation psycholinguistique. En ce qui concerne la position de l'adjectif, nous testons la plupart des contraintes rencontrées dans la littérature et nous proposons une analyse statistique de données extraites du corpus French Treebank. Nous montrons notamment l'importance de l'item adjectival ainsi que de l'item nominal avec lequel il se combine. Certaines contraintes syntaxiques concernant la configuration du syntagme adjectival et du syntagme nominal jouent également un rôle dans le choix de la position. Le travail concernant l'ordre relatif des compléments du verbe est mené sur un échantillon de phrases extraites de deux corpus journalistiques (French Treebank et Est-Républicain) et de deux corpus d'oral (ESTER et C-ORAL-ROM). Nous montrons l'importante influence du poids des constituants dans le choix de l'ordre : l'ordre court avant long, caractéristique d'une langue SVO comme le français, est respecté dans plus de 86% des cas. Nous mettons également à jour le rôle fondamental du lemme verbal associé à sa classe sémantique, annotée à partir du dictionnaire de Dubois & Dubois-Charlier (1997). Enfin, en nous appuyant sur l'analyse des données de corpus ainsi que sur deux questionnaires d'élicitation de jugement d'acceptabilité, il semble que ni caractère animé, ni l'opposition 'donné/nouveau' (Prince, 1981) n'ait une influence sur l'ordre des compléments, ce qui semble aller à l'encontre d'observations faites dans d'autres langues comme l'anglais ou l'allemand.

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.

L'expérience EDELWEISS recherche une des principales composantes de la matière noire, sous la forme de particules appelées WIMPs (Weakly Interactive Massive Particles). Cette particule, dont la supersymétrie donne un candidat théorique naturel, le neutralino, pourrait constituer une grande fraction de la masse de l'Univers. Les WIMPs sont supposés être présents sous la forme d'un halo sphérique entourant les galaxies.La méthode de la détection directe des WIMPs présents dans le halo de notre galaxie repose sur la mise en évidence de leur interaction avec un noyau cible. L'expérience EDELWEISS utilise cette technique avec des détecteurs cryogéniques à double composante. La détection d'une particule se fait par la mesure simultanée des charges et des phonons créés lors de son interaction avec un noyau. Cette double détection permet de discriminer les reculs électroniques dus en majorité à des gammas, des reculs nucléaires dus à des neutrons ou des WIMPs. Ce travail de thèse effectué dans le cadre de la collaboration EDELWEISS présente l'analyse des données de la première phase de l'expérience. Nous détaillerons en particulier les résultats obtenus durant la dernière campagne de données qui a vu fonctionner simultanément trois détecteurs de 320 grammes.Nous présenterons une comparaison entre une simulation et des données expérimentales d'un étalonnage de la réponse aux reculs nucléaires à l'aide d'une source émettrice de neutrons. La limite supérieure sur le taux d'événements WIMP est déterminée avec une méthode tenant compte de la forme du signal attendu sans toutefois faire d'hypothèse quant à la présence ou la forme d'un éventuel bruit de fond. Ceci nous a permis de déduire une limite supérieure sur la section efficace d'interaction d'un WIMP avec un nucléon en fonction de la masse du WIMP.

Le satellite XMM-Newton est la seconde grande mission du plan Horizon 2000 de l'Agence Spatiale Européenne, et a pour but d'ouvrir plus largement la fenêtre des rayons-X afin d'explorer la population de sources de hautes énergies tant de la Galaxie que du ciel profond.<br /><br />Dans la première partie, je dresse un portrait de l'astronomie contemporaine dans les hautes énergies, puis je résume le contexte, notamment celui de l'observation des grandes structures et des Amas de Galaxies, ayant mené au développement d'un observatoire spatial tel qu'XMM-Newton. Une description de ses télescopes, aussi détaillée que nécessaire compte-tenu des études présentées par la suite, est faite dans la seconde partie.<br /><br />Je décris dans la troisième partie comment se sont déroulées les campagnes d'étalonnage au sol des instruments EPIC sur le banc de test synchrotron d'Orsay, ainsi que ma contribution à l'analyse des données subséquentes.<br /><br />Dans une quatrième partie, je confronte des résultats d'étalonnage à des données de vol, fais le bilan des méthodes d'analyse de ces données et présente une application de ces méthodes à l'observation d'Amas de Galaxies.<br /><br />Je conclus enfin quant aux perspectives en matière d'observations de sources étendues avec XMM-Newton ainsi qu'en matière d'instrumentation pour les hautes énergies en général et de techniques de traitement de données massives dont les Observatoires Virtuels pourront être demandeurs.

La photométrie des transits est une méthode puissante pour la détection et la caractérisation des exoplanètes. Le Dôme C, en Antarctique, est un site extrêmement prometteur pour les observations photométriques, grâce à une nuit continue de 3 mois durant l'hiver austral et des conditions atmosphériques très favorables. Le projet ASTEP (Antarctic Search for Transiting ExoPlanets) vise à détecter et caractériser des planètes en transit, ainsi qu'à déterminer les limites de la photométrie dans le visible depuis la station Concordia, au Dôme C. Il se divise en deux phases : ASTEP Sud, un instrument fixe de 10 cm, et ASTEP 400, un télescope pointable de 40 cm. Le travail présenté dans cette thèse est dédié au développement et à l'exploitation du projet ASTEP. Un simulateur photométrique est élaboré, et permet d'identifier les sources de bruit affectant la photométrie, telles que les variations de seeing ou de la forme des PSF (Point Spread Function). Des simulations aboutissent au choix des caméras CCD d'ASTEP. Ces caméras sont alors testées et caractérisées. On présente ensuite ASTEP Sud, un instrument fixe composé d'une lunette de 10 cm et d'une caméra CCD dans une enceinte chauffée, qui pointe en permanence un champ de 3.88°x3.88° centré sur le pôle sud céleste. La stratégie d'observation est validée, et les différents éléments de l'instrument sont choisis. Les paramètres d'observation sont définis à partir d'une étude de la contamination et des tests sur le ciel. ASTEP Sud a fonctionné quasiment en continu durant les hivers 2008, 2009 et 2010. L'analyse préliminaire des données permet de qualifier le Dôme C pour la photométrie : la fraction de temps excellent pour les observations photométriques est comprise entre 56.3 et 68.4 % pour l'hiver 2008 et entre 59.4 et 72.7 % pour l'hiver 2009, ce qui est meilleur que dans les grands observatoires des régions tempérées. Les courbes de lumière des 8000 étoiles du champ sont extraites. Le traitement est en cours d'amélioration pour atteindre une précision permettant d'identifier la signature de transits d'exoplanètes. Le coeur du projet, ASTEP 400, est un télescope de 40 cm entièrement conçu et développé dans le but d'effectuer des observations photométriques de qualité dans les conditions extrêmes de l'hiver antarctique. On présente les différentes études menées par les membres de l'équipe ASTEP (études optiques, mécaniques, thermiques, développement logiciel) ; en particulier, on détaille les simulations photométriques et l'étude du guidage. Après des observations de test à l'Observatoire de Nice, ASTEP 400 est installé à Concordia durant la campagne d'été 2010. Le fonctionnement du télescope est nominal dès le début des observations. La précision photométrique obtenue est équivalente à celle de télescopes de 1.5 à 2 m situés dans des sites tempérés. De plus, l'observation continue pendant 1 mois de planètes à transits connues permet d'atteindre une précision de 200 ppm, inégalée pour des observations photométriques dans le visible depuis le sol. On obtient ainsi une limite supérieure sur la profondeur du transit secondaire, et donc sur la température de brillance de ces planètes dans le visible. En parallèle, le suivi d'alertes microlentilles avec ASTEP 400 permet de compléter les données d'autres télescopes, et de participer à la détection d'objets de type naine brune ou planétaire. Le fonctionnement nominal d'ASTEP 400 durant tout l'hiver 2010 et la qualité des données obtenues confirment le potentiel du Dôme C pour la recherche et la caractérisation de planètes en transits, et pour la photométrie dans le visible en général.

This thesis presents the results of the STAMPAS all-sky search for long transient gravitational waves in the 2005-2007 LIGO-Virgo data. Gravitational waves are perturbations of the space-time metric. The Virgo and LIGO experiments are designed to detect such waves. They are Michelson interferometers with 3 km and 4 km long arms, whose light output is altered during the passage of a gravitational wave.Until very recently, transient gravitational wave search pipelines were focused on short transients, lasting less than 1 second, and on binary coalescence signals. STAMPAS is one of the very first pipelines entirely dedicated to the search of long transient gravitational wave signals, lasting from 1s to O(100s).These signals originate, among other sources, from instabilities in protoneutron stars as a result of their violent birth. The standing accretion shock instability in core collapse supernovae or instabilities in accretion disks are also possible mechanisms for gravitational wave long transients. Eccentric black hole binary coalescences are also expected to emit powerful gravitational waves for several seconds before the final plunge.STAMPAS is based on the correlation of data from two interferometers. Time-frequency maps of the data are extracted, and significant pixels are clustered to form triggers. No assumption on the direction, the time or the form of the signals is made.The first STAMPAS search has been performed on the data from the two LIGO detectors, between 2005 and 2007. After a rigorous trigger selection, the analysis revealed that their rate is close to Gaussian noise expectation, which is a significant achievement. No gravitational wave candidate has been detected, and upper limits on the astrophysical rates of several models of accretion disk instability sources and eccentric black holes binary coalescences have been set. The STAMPAS pipeline demonstrated its capabilities to search for any long transient gravitational wave signals during the advanced detector era.Keywords: Gravitational waves, Interferometry, Long transients, Signal Processing, Accretion Disk Instabilities, Eccentric Black Hole Binaries.

La prochaine génération d'expériences dédiées à la mesure des anisotropies de température et de polarisation du fond diffus cosmologique (CMB), inaugurée avec le lancement de Planck, va permettre la détection et l'étude d'effets de plus en plus fins. Toutefois, la superposition d'émissions astrophysiques d'avant-plan contamine le signal cosmologique et constituera, dans ces futures données, la principale source d'incertitude devant le bruit instrumental. L'amélioration de la modélisation des émissions d'avant-plan et le développement de méthodes statistiques pour permettre leur séparation sont donc des étapes cruciales de l'analyse scientifique des mesures à venir. Ce travail s'inscrit dans cette problématique et comprend le développement du Planck Sky Model, un outil de modélisation et de simulation de l'émission du ciel. Ces simulations sont par ailleurs mises à profit pour le développement et l'évaluation de méthode statistiques adaptées au problème des avant-plans. Nous explorons ainsi les possibilités offertes par l'analyse en ondelettes sur la sphère (needlets) pour le problème de l'estimation spectrale sur des mesures incomplètes avec une contamination inhomogène, et proposons une méthode pour traiter la contamination induites aux petites échelles par les sources ponctuelles dans les données Planck et WMAP. Nous étudions également l'impact des avant-plans sur la possibilité de détection des ondes gravitationnelles primordiales (prédites par l'inflation) et proposons une prospective des performances des futures missions dédiées à leur mesure.