En utilisant les outils de Monte Carlo et les données de test en faisceau, la performance d'un détecteur au futur collisionneur linéaire international a été étudiée. La contribution de cette thèse porte sur deux parties; d'une part sur une mesure de précision de la masse du boson Higgs et de la section efficace de la production avec le processus e^+e^- → HZ où le boson Z se désintègre en paire μ^+μ^− et d'autre part sur une analyse des données de test en faisceau de la collaboration CALICE (CAlorimeter for Linear Collider Experiment). Pour un Higgs de 120GeV, nous avons obtenu une précision de 38.4MeV sur la masse de Higgs et de 5% sur la section efficace en choisissant une énergie dans le centre de masse optimale de 230 GeV et avec une luminosité intégrée de 500 fb^-1. Ces résultats sont indépendants d'un modèle de Higgs donné puisque aucune information sur la désintégration du Higgs n'a été utilisée dans l'analyse. Si on suppose que le Higgs est celui du modèle standard ou il se désintègre principalement en particules invisibles, la précision peut être améliorée de façon significative (29MeV pour la masse et 4% pour la section efficace). Pour l'analyse des données de test en faisceau, mon travail concerne deux aspects. Premièrement une vérification sur la qualité des données en temps quasi réel et deuxièmement une mesure précise sur la résolution angulaire d'une gerbe électromagnétique dans le calorimètre prototype utilisé dans le test en faisceau. Le but pour la vérification de la qualité des données est de détecter des problèmes éventuels sur l'ensemble du détecteur y compris l'électronique, le système de haute tension et d'acquisition, et de classer des différentes données pour faciliter les analyses offlines. Pour déterminer la résolution angulaire du calorimètre électromagnétique, nous avons développé un algorithme qui est basée uniquement sur le dépôt d'énergie dans différentes cellules produites par le faisceau d'électrons sans utilisant l'information du détecteur de trace devant le calorimètre. Celle-ci est importante pour pouvoir identifier le composant neutre d'un jet. Nos résultats montrent que la dépendance de la résolution angulaire en énergie du faisceau est similaire à celle de la résolution en énergie et peut être décrite par (74/√(E/GeV)＋ 8.7)mrad.

Cette thèse porte sur deux aspects de l'International Linear Collider (ILC) qui est un projet d'un collisionneur linéaire électron-positron avec une énergie dans le centre de masse pouvant aller jusqu'à 500 GeV.Le premier aspect est l'élaboration d'un calorimètre électromagnétique silicium-tungstène (SiW-ECAL) pour l'un des détecteurs de l'ILC. Le concept de ce détecteur est piloté par les spécifications du faisceau de l'ILC et par l'algorithme du Particle Flow (PFA). Cela nécessite un calorimètre hautement granulaire et très compact avec l'électronique directement intégrée à l'intérieur. Pour prouver les capacités du SiW-ECAL, un prototype technologique a été construit et testé en faisceau de test à DESY. Les résultats sont présentés ici et montrent, après la procédure de calibration, un signal sur bruit de 10, même en mode power pulsing.Le deuxième aspect est l'étude de l'un des canaux physique importants de l'ILC, la production de pairs de quark top anti-top. L'objectif principal de cette étude est de déterminer la précision que nous pouvons attendre à l'ILC sur le couplage du top avec le boson W et le photon. Pour obtenir cette précision différentes observables sont utilisées, la section efficace, l'asymétrie avant-arrière et la distribution d'hélicité de la production de pairs de quark top anti-top. L'analyse est basée sur les événements avec des faisceaux polarisés et reconstruit avec la simulation complète du détecteur ILD, qui est le détecteur du SiW-ECAL, pour le Detector Baseline Design de l'ILD. Au final l'erreur attendue sur le couplage du quark top est de l'ordre de 2%. / This thesis deals with two aspects of the International Linear Collider (ILC) which is a project of a linear electron-positron collider of up to at least 500 GeV center of mass energy.The first aspect is the development of a silicon-tungsten electromagnetic calorimeter (SiW-ECAL) for one of the detectors of the ILC. The concept of this detector is driven by the ILC beam specifications and by the Particle Flow Algorithm (PFA). This requires highly granular calorimeter and very compact one with integrated electronics. To prove the capability of the SiW- ECAL a technological prototype has been built and tested in test beam at DESY. The results are presented here, and show, after the calibration procedure a signal over noise ratio of 10, even in the power pulsing mode.The second aspect is the study of one of the important physics channels of the ILC, the top anti-top quark pairs production. The main goal of this study is to determine the precision that we can expect at the ILC on the top coupling with the W boson and the photon. To get this precision differents observables are used, the cross- section, the forward- backward asymmetry and the helicity distribution of the top anti-top quark pairs production. The analysis is based on the events with polarized beams and reconstructed with the full simulation of the ILD detector, which is the detector of the SIW- ECAL, for the Detector Baseline Design of the ILD. The final expected errors on the top coupling is of the order of 2%.

The three main parts of this thesis demonstrate our current understanding of certain physics but mostly go beyond our understanding and present novel approaches, both technically and physically. The first part concentrates on the scalar mesons and presents search methodology to enable a better understanding of their existence and structures. The second part discusses one step further on beyond the standard model physics searches. Emphasis is given to discriminating factors between the MSSM and the U(1)' gauge extended models. The last part discusses a specific readout problem in calorimetry together with its solution and presents the digital hadron calorimetry, which will be an essential part of calorimeter systems of future colliders.

L'International Linear Collider (ILC) est un projet de futur collisionneur électron positron opérant à une énergie nominale dans le centre de masse de 500 GeV. Il fera des mesures de précision, par exemple d'un boson de Higgs léger qui pourrait être bientôt découvert au Large Hadron Collider. Les détecteurs de l'ILC prévus à cet effet seront composés de calorimètres à haute granularité.Cette thèse présente l'étude de la réponse d'un calorimètre électromagnétique silicium tungstène hautement granulaire (ECAL SiW) ainsi que l'étude de la production du quark top à l'ILC.Le prototype d'un ECAL SiW développé par la collaboration CALICE a été testé sous faisceaux de particules chargées au FNAL en Mai et Juillet 2008. Après avoir sélectionné des pions chargés négativement et entrant dans le ECAL, sa haute granularité est mise à profit pour introduire une classification en quatre types d'événements, afin de décrire des interactions hadroniques.Des modèles de dimensions supplémentaires expliquent l'anomalie AFBb du LEP par une modification des couplages des quarks de troisième génération au boson Z. Ces effets motivent l'étude de la désintégration semileptonique des paires de quarks top, effectuée ici au moyen d'une simulation complète du détecteur ILD proposé pour l'ILC à une énergie dans le centre de masse de 500GeV pour une luminosité intégrée L = 500 fb-1. Les performances de ce détecteur permettent d'atteindre des efficacités de sélection de plus de 70% avec une pureté meilleure que 95%. Cela se traduit par une précision relative d'environ 1% sur l’asymétrie gauche-droite de la production du quark top ALR ainsi que sur l'asymétrie avant-arrière du quark top AFBt dans le cas où les électrons sont polarisés à 80% et pas les positrons. Les incertitudes relatives sur les couplages gauche et droit du quark top au boson Z peuvent aller jusqu'à 0.9% et 1.5%. / The International Linear Collider (ILC) is a proposed e+e- collider with a center-of-mass energy of 500 GeV or more, aimed at precision measurements, e.g. of a light Higgs boson that could be discovered soon at the Large Hadron Collider. Its detectors foresee the use of fine grained calorimeters to achieve the desired precisions.This thesis presents the study of the response to hadrons of a highly granular silicon-tungsten electromagnetic calorimeter (SiW ECAL), and the study of top quark pair production at the ILC.The SiW ECAL prototype developed by the CALICE collaboration was tested with beams of charged particles at FNAL in May and July 2008. After selecting single negatively charged pions entering the ECAL, its fine granularity is used to introduce a classification among four types of events, used to describe hadronic interactions.Motivated by extra-dimensional models which may explain the AFBb LEP anomaly by modifying the couplings of third generation quarks to the Z boson, the semileptonic decay of the top quark is studied with a full simulation of the proposed ILD detector for the ILC at center-of-mass energy of 500 GeV and integrated luminosity of 500 fb-1. Detector performances permit to reach efficiencies larger than 70% in finding those events with purity larger than 95%. This translates into a relative accuracy of about 1% on both the left-right asymmetry of top production ALR and the top forward-backward asymmetry AFBt with electrons polarized at 80% and no polarization of the positrons. The relative uncertainties in the left and right couplings of the top quark to the Z boson could be as good as 0.9% and 1.5%.

L'International Linear Collider (ILC) est un projet de futur collisionneur électron positron opérant à une énergie nominale dans le centre de masse de 500 GeV. Il fera des mesures de précision, par exemple d'un boson de Higgs léger qui pourrait être bientôt découvert au Large Hadron Collider. Les détecteurs de l'ILC prévus à cet effet seront composés de calorimètres à haute granularité.Cette thèse présente l'étude de la réponse d'un calorimètre électromagnétique silicium tungstène hautement granulaire (ECAL SiW) ainsi que l'étude de la production du quark top à l'ILC.Le prototype d'un ECAL SiW développé par la collaboration CALICE a été testé sous faisceaux de particules chargées au FNAL en Mai et Juillet 2008. Après avoir sélectionné des pions chargés négativement et entrant dans le ECAL, sa haute granularité est mise à profit pour introduire une classification en quatre types d'événements, afin de décrire des interactions hadroniques.Des modèles de dimensions supplémentaires expliquent l'anomalie AFBb du LEP par une modification des couplages des quarks de troisième génération au boson Z. Ces effets motivent l'étude de la désintégration semileptonique des paires de quarks top, effectuée ici au moyen d'une simulation complète du détecteur ILD proposé pour l'ILC à une énergie dans le centre de masse de 500GeV pour une luminosité intégrée L = 500 fb-1. Les performances de ce détecteur permettent d'atteindre des efficacités de sélection de plus de 70% avec une pureté meilleure que 95%. Cela se traduit par une précision relative d'environ 1% sur l'asymétrie gauche-droite de la production du quark top ALR ainsi que sur l'asymétrie avant-arrière du quark top AFBt dans le cas où les électrons sont polarisés à 80% et pas les positrons. Les incertitudes relatives sur les couplages gauche et droit du quark top au boson Z peuvent aller jusqu'à 0.9% et 1.5%.

Ce mémoire de thèse est réalisé dans le cadre du Projet International Linear Collider. Il porte sur l'étude d'un prototype de calorimètre électromagnétique auprès de la collaboration internationale CALICE. Le prototype a été soumis à plusieurs reprises à des faisceaux test au CERN, à DESY et à FNAL. L'auteur présente deux sujets d'études: une partie d'instrumentation concernant la résolution d'un problème des événements carrés découvert lors des prises des données en 2006 au CERN. Afin d'en expliquer l'origine et résoudre le problème dû à une phénomène de diaphonie entre les pixels périphériques et le guard ring qui entoure le capteur, deux études ont été faites: une étude de simulation en utilisant SILVACO et l'autre avec un banc test pour étudier plusieurs types de capteurs. La deuxième partie de cette thèse est une étude physique concernant l'identification des photons (électrons) en utilisant des estimateurs qui sont liés aux paramètres de la forme de la gerbe électromagnétique. Des données Monte Carlo ont été utilisés pour élaborer ces estimateurs, ensuite les utiliser pour des données réelles.

L'excitotoxicité est un mécanisme pathologique qui résulte généralement du relargage massif de glutamate par les neurones en souffrance et qui conduit à la destruction des réseaux neuronaux ainsi qu'à des pertes cellulaires qui peuvent sévèrement impacter les fonctions cognitives et motrices. Au niveau du système nerveux central la séquence d'évènements qui supportent ce processus a bien été décrite et sert aujourd'hui de base au développement d'approches thérapeutiques ciblés pour limiter les conséquences du phénomène. Au niveau de l'oreille interne, les processus excitotoxiques pourraient également être impliqués dans différents types d'atteintes des fonctions auditives et vestibulaires tels que les traumas acoustiques, les surdités brusques, la neurite vestibulaire ou encore les vertiges d'origines ischémiques. Bien que les mécanismes moléculaires qui supportent ce type d'atteinte aient été bien explorés au niveau cochléaire, ils restent peu documentés au niveau du vestibule. De récentes études réalisées par notre équipe ont mis en évidence la participation des récepteurs du glutamate à la neurotransmission vestibulaire en conditions normales et ont également démontré les conséquences histologiques et fonctionnelles d'une atteinte excitotoxique du vestibule. Elles ont par ailleurs mis en évidence le fort potentiel de réparation spontané des synapses vestibulaires après déafférentation. Dans le présent travail de thèse, nous avons voulu identifier les effecteurs cellulaires qui contrôlent les phénomènes de déafférentation et de réafférentation. Dans ce but, nous avons mis au point un modèle d'étude original, qui permet un suivi histologique et fonctionnel de la séquence des évènements biologiques mis en jeu dans ces processus. En combinant des approches en immunohistochimie, microscopie électronique, électrophysiologie moléculaire et pharmacologie nous démontrons que les récepteurs glutamatergiques de types AMPA et NMDA sont tous deux impliqués dans les processus de déafférentation. Les récepteurs NMDA sont également essentiels au processus de réparation synaptique. Les résultats de ce travail apportent une nouvelle lumière sur le rôle des récepteurs du glutamate dans le processus de lésion/réparation des synapses vestibulaires. Cette nouvelle donne pourrait impacter directement sur les stratégies pharmacologiques de protection en cours de développement dans le domaine de la pathologie vestibulaire, mais également par extension à celui de la pathologie auditive. En outre le modèle de culture organotypique de tranche d'organe vestibulaire pourrait trouver application pour le screening de nouveaux composés à propriétés protectrices ou régénératrices. / Excitotoxicity is a pathological mechanism that usually results from the massive release of glutamate by suffering neurons and that leads to destruction of neural networks as well as cell losses that may severely impact cognitive and motor functions. In the central nervous system the sequence of events that supports this process has been extensively studied and is now the basis for the development of targeted therapeutic approaches to limit the consequences of the phenomenon. In the inner ear, excitotoxic damages may also support in different types of auditory and vestibular disorders such as acoustic traumas, sudden hearing loss, vestibular neuritis or dizziness of ischemic origin. Though the molecular mechanisms that support this type of injury have been well explored at cochlear level, they remain poorly documented in the vestibule. Recent studies by our team have confirmed the involvement of glutamate receptors in the vestibular calyx neurotransmission in normal conditions and also showed histological and functional consequences of excitotoxic damage in the vestibule. They also revealed the potential for spontaneous repair of the vestibular synapses after deafferentation. In present thesis, we aimed at identifying the cellular effectors that control the phenomena of deafferentation and reafferentation. For this purpose, we developed an original study model, which allows tracking histological and functional assessment of biological events involved in these processes. By combining approaches in immunohistochemistry, electron microscopy, molecular electrophysiology and pharmacology we demonstrate that both AMPA and NMDA type glutamate receptors are mainly involved in the process of deafferentation. NMDA receptors are also essential for synaptic repair process. The results of this work provide a new light on the role of glutamate receptors in the process of injury / repair of vestibular synapses. The novel observations could directly impact on the ongoing pharmacological protection strategies in the field of the vestibular pathology, and by extension to that of the hearing pathology. In addition, the organotypic culture model of vestibular organ slices may find application for screening new compounds with protective or regenerative properties.

This thesis deals with two aspects of the International Linear Collider (ILC) which is a project of a linear electron-positron collider of up to at least 500 GeV center of mass energy.The first aspect is the development of a silicon-tungsten electromagnetic calorimeter (SiW-ECAL) for one of the detectors of the ILC. The concept of this detector is driven by the ILC beam specifications and by the Particle Flow Algorithm (PFA). This requires highly granular calorimeter and very compact one with integrated electronics. To prove the capability of the SiW- ECAL a technological prototype has been built and tested in test beam at DESY. The results are presented here, and show, after the calibration procedure a signal over noise ratio of 10, even in the power pulsing mode.The second aspect is the study of one of the important physics channels of the ILC, the top anti-top quark pairs production. The main goal of this study is to determine the precision that we can expect at the ILC on the top coupling with the W boson and the photon. To get this precision differents observables are used, the cross- section, the forward- backward asymmetry and the helicity distribution of the top anti-top quark pairs production. The analysis is based on the events with polarized beams and reconstructed with the full simulation of the ILD detector, which is the detector of the SIW- ECAL, for the Detector Baseline Design of the ILD. The final expected errors on the top coupling is of the order of 2%.

L'homéostasie glutamatergique dans les fentes synaptiques régule la neurotransmission et préserve de l'excitotoxicité. Cela est particulièrement important dans l'oreille interne où il y a une libération soutenue de neurotransmetteur. Pour la plupart des cellules ciliées cochléaires et vestibulaires, la clairance du glutamate est assurée par les transporteurs du glutamate EAAT1 (GLAST) exprimés par les cellules de soutien. Un tel mécanisme n'est pas possible pour les cellules ciliées vestibulaires de type I car leur terminaison synaptique en calice empêche tout accès à la fente synaptique. Nous avons donc postulé qu'un ou plusieurs transporteurs du glutamate devaient être présents au niveau des cellules ciliées de type I ou du calice ou des deux.Grâce à des enregistrements électrophysiologiques, nous avons démontré qu'un courant anionique induit par le glutamate et bloqué par le DL-TBOA est présent dans les cellules ciliées de type I. Les techniques d'hybridation in situ et d'immunohistochimie ont révélé la présence d'EAAT4 et EAAT5. Ces deux transporteurs du glutamate, qui pourraient êtres à l'origine des courants enregistrés, sont exprimés par les cellules ciliées de type I et de type II. De plus, des expériences de RT-PCR et de microscopie électronique ont confirmé ces résultats et suggéré que ces transporteurs pourraient aussi être exprimés postsynaptiquement par le calice. Ces travaux de thèse montrent qu'EAAT4 et EAAT5, considérés respectivement comme spécifiques des tissus cérébelleux et rétiniens, ont une distribution plus large. Ces résultats posent la question des rôles potentiels de ces transporteurs dans l'homéostasie glutamatergique vestibulaire. / Glutamate homeostasis in synaptic clefts shape neurotransmission and prevent excitotoxicity. This may be particularly important in the inner ear where there is a continually high rate of neurotransmitter release. In the case of most cochlear and vestibular hair cells, clearance involves the diffusion of glutamate to supporting cells, where it is taken up by EAAT1 (GLAST), a glial glutamate transporter. A similar mechanism is unlikely to work in vestibular type I hair cells because the presence of calyx endings separates supporting cells from the synaptic zone. Based on this arrangement, we postulated that a glutamate transporter must be present in the type I hair cell, the calyx ending, or both. Using whole-cell patch-clamp recordings, we demonstrated that a glutamate-activated anion current blocked by DL-TBOA is expressed in type I hair cells. In situ hybridization and immunohistochemistry revealed that EAAT4 and EAAT5, two glutamate transporters that could support the anion current, are expressed in both type I and type II hair cells. Furthermore, RT-PCR and immunogold investigations confirmed those results and added that although preferentially expressed presynaptically, the transporters may also be present in the postsynaptic calyx membrane. Previously thought to be exclusively expressed in the cerebellum and retina respectively, this thesis work shows that EAAT4 and EAAT5 have a wider distribution. The potential role of these transporters in the glutamatergic homeostasis of the calyx synapse is then discussed.

Le sujet principal de cette thèse porte sur les mesures de la masse de recul du boson de Higgs et de sa section efficace en utilisant la réaction de Higgs-strahlung avec Z → µ + µ− et e+e−, basées sur la simulation détaillée du détecteur ILD. L'étude a été conduite pour un Higgs de 120 GeV de masse, à une énergie de 250 GeV dans le centre de masse pour une luminosité intégrée de 250 fb−1 . La précision obtenue est de 28 MeV sur la mesure de la masse du Higgs et 2.0% sur celle de la section efficace en combinant les canaux de désintégration. Cette étude prouve que le bruit de fond peut être largement réduit et que les résultats sont sensibles à la configuration de l'accélérateur. L'analyse et ses résultats sont inclus dans le ILD Letter of Intent. Le second sujet de la thèse est la calibration en MIPs du prototype de ECAL Silicium - Tungstène d´eveloppé par la collaboration CALICE. Les constantes de calibration sont extraites des données des tests en faisceau effectués au FNAL en 2008 et sont stables par rapport aux données prises au CERN en 2006.