Les foldamères – structures oligomériques artificielles adoptant une forme repliée définie – permettent la conception de récepteurs moléculaires de type capsule capables de reconnaitre sélectivement certains analytes pertinents du vin. En particulier, des récepteurs sélectifs et affins du fructose, de l’acide tartrique et de l’acide malique ont été identifiés au cours de ces dernières années. Le développement d’une méthodologie de synthèse sur support solide d’un récepteur moléculaire de l’acide gluconique sera abordé dans ce manuscrit. Cette thèse montre également comment certains de ces récepteurs peuvent être convertis en détecteurs capables d’émettre un signal en présence de l’analyte. La démarche est centrée sur l’incorporation d’un fluorophore au sein du site de reconnaissance. Une preuve de concept a ainsi été effectuée avec le dosage par fluorescence de l’acide tartrique. Enfin, le greffage de ce détecteur moléculaire à la surface de particules de silice a été réalisé et ouvre la voie au développement de dispositifs portables pour le dosage des analytes reconnus. De tels détecteurs sont requis par l’industrie du vin afin d’assurer le contrôle des processus biologiques, en particulier durant la fermentation. / Some relevant wine small molecular components can be selectively recognized by foldamer capsules – artificial oligomeric compounds able to fold into well-defined objects possessing an inner cavity. In recent years, selective and high affinity receptors for fructose, tartaric acid and malic acid have been reported. Here, a new methodology, using solid phase synthetic techniques, for the preparation of a gluconic acid receptor will be discussed. To transform these receptors into sensors, a fluorescent moiety has been incorporated in the binding site. A proof of concept has been achieved using a fluorescence titration of tartaric acid. Indeed, when the guest is encapsulated, a modification of the fluorescence emission is observed. Finally, these fluorescent receptors have been anchored to silica surfaces and pave the way to the development of mobile detection devices. Such sensors could be useful to the wine industry to ensure proper control of biological processes for example during fermentation.

La hadronthérapie est une méthode de radiothérapie utilisant des ions (ici le carbone) comme faisceau plutôt que des rayons X plus conventionnels pour le traitement des cancers. Étant donné le parcours spécifique des ions dans la matière, ils permettent de traiter des tumeurs profondes dans des zones délicates telles que le cerveau par exemple. Ceci est complémentaire à tout ce qui existe depuis des dizaines d’années (intervention chirurgicale, rayons X, chimiothérapie). Deux futurs centres de traitement et de recherche (ARCHADE à Caen et ETOILE à Lyon) seront opérationnels en France à partir de 2018 en ce qui concerne ARCHADE afin de profiter des avancées récentes et de poursuivre les recherches sur cette méthode. La perte d’énergie des ions carbone dans la matière suit la loi de Bethe-Bloch, le maximum de dépôt d’énergie se situant dans une zone restreinte appelée « pic de Bragg ». En modulant la position et l’énergie du faisceau, il est possible d’irradier l’ensemble du volume de la tumeur. Cependant, les réactions nucléaires de l’ion carbone dans les tissus entrainent la production de fragments plus légers (H, He, Li etc.) qui déposent leur énergie au-delà du pic de Bragg. Les modèles implémentés dans les codes de simulation couramment utilisés en hadronthérapie (FLUKA, GEANT4 etc.) sont incapables de reproduire en même temps les distributions angulaires des fragments générés ainsi que les distributions en énergie. Le fait de ne pas reproduire fidèlement ce phénomène de fragmentation nuit à la précision des systèmes de planification de traitement utilisés cliniquement. En effet, une mauvaise estimation du processus de fragmentation entraine un biais dans le calcul de la dose déposée dans les cellules saines en arrière du pic de Bragg. Ainsi, afin de mieux contraindre les modèles, deux expériences de mesure de sections efficaces de fragmentation du carbone ont été menées. La première en mai 2011 avec un faisceau à 95MeV/n au GANIL à CAEN avec les collaborateurs du LPC Caen et la seconde en août 2011 avec un faisceau à 400 MeV/n au GSI à Darmstadt, avec la collaboration FIRST. L’expérience E600 étudie la fragmentation des ions du faisceau de carbone à 95 MeV/n dans différentes cibles minces (Au, C, , Ti etc.) correspondant aux différents constituants élémentaires du corps humain. Les différents fragments sont détectés à l’aide de cinq télescopes. Chacun d’eux est constitué de 3 étages (2 détecteurs silicium et un scintillateur CsI) afin de faire des mesures de perte d’énergie et d’énergie totale permettant une identification par la méthode du ΔE-E. Ces télescopes étaient disposés sur des raquettes pilotées à distance afin de pouvoir modifier leur position angulaire par rapport à la position de la cible. Ainsi, les taux de production des différents fragments permettent de remonter aux sections efficaces de fragmentation doublement différentielles (en énergie et en angle). [...] / The hadrontherapy is a radiotherapy method using ions (carbon ions here) instead of the more conventional X-rays for cancer treatment. Deep radioresistant tumour areas, as brain carcinoma for example, can be treated thanks to the specific dosedeposition at the end of the ion path. This is an additional method to older classic ones (surgery, X-rays, chemotherapy). Two hadrontherapy centres for treatment and research are planned in France from 2018 (ARCHADE) in order to benefit from the newest progress and to keep improving this method. Carbon ions energy loss in the matter follows the Bethe-Bloch law. The maximum of energy depth is located in a limited area called “Bragg peak”. By adjusting the beam position and energy, the whole volume of the tumor can be irradiated. Nevertheless, nuclear reactions of carbon ion in tissues generate the production of lighter fragments (H, He, Li etc.) that deposit their energy beyond the Bragg peak. Models implemented in hadrontherapy simulation codes (FLUKA, GEANT4 etc.) cannot reproduce angular distributions of the lighter fragments and energy distributions at the same time. These poor estimations affect the treatment planning systems accuracy that are clinically used.Indeed, a bad estimation of fragmentation process induces a bias in the dose calculation concerning healthy cells beyond the Bragg peak. In order to better constraint models, two experiments based on fragmentation cross-sections measurements have been performed. The first one in may 2011 with a beam at 95 MeV/u (GANIL) in collaboration with the LPC Caen and the second one in august 2011 with a beam at 400 MeV/u (GSI) with the FIRST collaboration. E600 experiment is devoted to the study of carbon ions fragmentation at 95 MeV/u in several thin targets (Au, C, , Ti etc.) corresponding to the basic building blocks of human body. Five telescopes are designed for the fragments detection. Each one is a three-stage detector (2 silicon detectors and one CsI scintillator) that allows energy loss and total energy measurements for the ΔE-E identification method.Telescopes were disposed two by two in the reaction chamber with a remote control of the angular position. From the production rate measurements, the double differential fragmentation cross-sections (energy and angle) can be computed.From the experimental data for + reaction at 95 MeV/u on a 250 μm thick carbon target, all cross-sections were deduced.FIRST experiment uses a very different set-up. It is composed of: a beam monitoring, a vertex detector (CMOS), a calorimeter(KENTROS), a magnet (ALADIN), MUSIC (3 ionization chambers and 4 proportional counters) and a TOF-wall. Generated particles trajectory is reconstructed thanks to the vertex detector + TOF-wall for all fragments emitted with an angle lower than 5° and thanks to the vertex detector + KENTROS for higher angles. In the first case, the ALADIN magnet deflects the trajectory of the particles (MUSIC detector ran out). One 8 mm thick target has been used here. Preliminary results concerning production rates of the different charges, angular distributions and reconstruction efficiencies have been obtained. Heavier fragments mass identification is quite difficult because of the non-working MUSIC detector; it degrades the fragments momentumaccuracy.[...]

La thèse se place dans le contexte du programme de physique prévu auprès du collisionneur Beijing Electron Positron Collider II, pour lequel l'expérience BESIII (Beijing Electron Spectrometer III) doit subir une jouvence. Mon travail concerne l'amélioration des performances de la trajectométrie centrale de l'expérience, en explorant une nouvelle approche utilisant les capteurs à pixels CMOS (CPS) en remplacement partiel de la chambre à dérive actuelle. Il est validé, qu'un pixel de 39.0X50.8 µm2 permet d'atteindre une résolution spatiale ~10 µm. Cette confirmation ouvre la voie pour le développement d'échelle de grande longueur. Un logiciel générique proposant une stratégie d'optimisation pour un trajectomètre pixellisé a été mis au point et appliqué au cas particulier du BESIII. Il a permis de montrer qu'une configuration à trois couches optimise la résolution sur les trajectoire alors qu'une option incluant une couche double-face atteint une efficacité de reconstruction supérieure. / The thesis addresses the upcoming particle physics program foreseen at the Beijing Electron Positron Collider II, for which the Beijing Electron Spectrometer III (BESIII) is being upgraded. The work presented focused on the upgrade of the central tracker of the experiment by exploring the possibilities offered by a new approach using CMOS Pixel Sensors (CPS) instead of the present gas drift chamber. The performance of CPS with a larger pixel (39.0X50.8 µm2) and a lower power consumption has been validated, which will help to develop long ladders. A general strategy and software to optimise the design of a barrel pixelated tracker has also been developed, and its application on the BESIII silicon tracker indicates that the layout of three evenly placed single-sided layers is favoured by BESIII physics for the best momentum resolution, with an option using one double-sided ladder to achieve a higher tracking efficiency.

Ces travaux de thèse constituent la première étape d'une réflexion sur la conception d'un système participatif visant la reconstruction et la visualisation de l'espace urbain de la ville de Reims au cours du temps. Dans ces travaux, nous abordons les problèmes de reconnaissance, de reconstruction et géoréférencement spatio-temporel. Ce projet s'appuie sur l'exploitation des sources historiques iconographiques et contextuelles hétérogènes et éparses, dont une collection de cartes postales anciennes et le cadastre actuel géoréférencé.Dans l'objectif d'un travail participatif, il s'avère nécessaire de procurer une aide efficace à l'utilisateur lorsqu'il apporte de nouvelles connaissances dans le système. Une solution robuste doit être apportée en raison de multiples évolutions ou déformations du modèle urbain à travers le temps. Nous avons développé une solution répondant à ce besoin. Elle s'appuie sur des briques de traitement complémentaires, en interaction avec l'utilisateur et s'insère naturellement dans une approche incrémentale de reconstruction. Nous proposons une solution permettant d'extraire, de reconstruire en 3D et de visualiser des bâtiments multi-façades présents dans les cartes postales sans disposer des dimensions réelles des bâtiments. La construction du modèle repose sur l'identification de façades 2D. Elle est obtenue au travers de l'analyse du contenu de l'image. Cette phase d'identification permet de procéder à la reconstruction de modèles 3D, d'extraire des textures 2D associées à ces modèles ainsi que d'enrichir dynamiquement notre système. Les caractéristiques retrouvées dans les images infèrent une estimation sur leur datation, et l'alignement des modèles reconstruits avec le cadastre sur le géoréférencement des bâtiments. Le système ainsi construit constitue une amorce pour la conception d'un système d'information géographique participatif 3D+T permettant aux citoyens de Reims de s'approprier l'histoire de leur ville. / This thesis is the first step toward the design of a Volunteered system for the reconstruction and visualization of urban space in the city of Reims through time. In this work, we address the problems of spatio-temporal recognition, reconstruction and georeferencing. This project relies on the use of heterogeneous and sparse iconographic and contextual historical data, particularly a collection of old postcards and the current cadastral map.With the aim of a Volunteered work, it is necessary to provide useful help to the user when bringing new knowledge into the system. A robust solution is required due to multiple changes of the urban model through time. We have developed a solution to meet those needs. This process fits in an incremental approach of reconstruction and will be completed by a user. We propose to extract, reconstruct and visualize 3D multi-façade buildings from old postcards with no knowledge on their real dimensions. The construction of the models is based on 2D façades identification. It can be obtained through image analysis. This identification allows the reconstruction of 3D models, the extraction of their associated 2D façades textures and the enhancement of the system. The features found in the images infer an estimate of their dating, and the alignment of the models with the cadastral map allows there georeferencing. The system thus constructed is a primer for the design of a Volunteered 3D+T GIS for Reims citizens to capture the history of their city.

Le Modéle Standard (MS), actuelle théorie fondamentale de la physique des particules, fournit une description des particules élémentaires et de plusieurs interactions fondamentales : les forces électromagnétique, forte et faible. Au Centre Européen pour la Recherche Nucléaire (CERN), des scientifiques du monde entier cherchent à com- prendre les lois fondamentales régissant l’Univers. LHC (Large Hadron Collider), pour les faire entrer en collision au centre des détecteurs et obtenir des indications quant à la manière dont les particules interagissent et ainsi appréhender les lois fondamentales de la nature. L’expérience ATLAS(roidalLhcApparatuS), couvre un large spectre de mesures physiques, incluant des mesures de précision du MS, la recherche du boson de Higgs, ou de trace de nouvelle physique. L’expérience CMS a un programme similaire. Les événements W+W−sont sélectionnés à partir de trois états finaux : ee, eµ, and µµ. Afin de réduire le bruit de fond, constitué principalement de processus Drell-Yan ou de paires t¯t, une coupure est appliquée sur l’énergie transverse manquante, et les événements contenant des jets hadroniques satisfaisant certains critères de sélection sont rejetés. Les principaux bruits de fonds résiduels, essentiellement des processus W+jets, top, Z+jets, sont estimés à l’aide de modèles établis à partir des données observées (méthodes data driven). Ces méthodes d’estimation sont validées en les comparants à d’autres méthodes indépendantes. La section efficace mesurée est 71.0+1.1−1.1(stat)+5.7−5.0(syst)+2.1−2.0(lumi) pb, en accord avec la prédiction NNLO du MS de 63.2+2.0−1.8pb. / The Standard Model (SM), actual fundamental theory for particle physics, provides a description of the elementary particles and the fundamental interactions: the electromagnetic, weak and strong forces. At the European Organization for Nuclear Research (CERN), physicists and engineers from all over the world are searching to understand the fundamental laws of the universe. It is at CERN that the world's largest and most sophisticated experimental instruments have been built, to accelerate particles at the energy of 3.5-4 TeV with the Large Hadron Collider (LHC). A Toroidal LHC ApparatuS (ATLAS), one of the four main detectors at LHC. In ATLAS, di-boson production is one of the most important electro-weak processes.The electro-weak sector of the SM, as well as the strong interactions, can be tested through the precision measurements of the $W^+W^-$ production cross section. A measurement of the $W+W-$ production cross section in 8 TeV center of mass proton-proton collisions is presented here from data collected with the ATLAS detector at the LHC for a total integrated luminosity of 20.3 fb^-1. The W+W- events are selected with 3 final states: ee, emu, and mumu. In order to suppress the background contamination, mainly from the Drell-Yan and ttbar processes, a cut on missing transverse energy is applied and events with hadronic jets satisfying appropriate selection criteria are rejected. The major backgrounds, mainly including W +jets, top and Z+jets, are estimated by data driven technique. The measured cross section is 71.0+1.1−1.1(stat)+5.7−5.0(syst)+2.1−2.0(lumi) pb, which is consistent with SM Next-to-Next-Leading-Order prediction of 63.2+2.0-1.8 pb.

La masse non-nulle des neutrinos rend nécessaire l'introduction de nouvelle physique pour expliquer celle-ci. Par exemple, l'ajout de neutrinos lourds avec une masse de l'ordre du GeV permettrait d'expliquer à la fois la masse des neutrinos et l'asymétrie matière-antimatière dans l'Univers, comme cela est proposé dans le modèle nuMSM.Un domaine de masse particulièrement intéressant pour ces nouvelles particules est celui entre 140 et 493 MeV/c^2, qui est accessible avec les expériences actuelles, en particulier avec le détecteur proche ND280 de l'expérience T2K, expérience d'oscillation des neutrinos située au Japon.L'analyse vise à isoler un échantillon de désintégrations de neutrinos lourds dans ND280, après leur production dans la désintégration de kaons chargés dans le faisceau de T2K. Le bruit de fond provenant d'interactions de neutrinos a été réduit à quelques événements dans l'ensemble des données de T2K (2010-2017), ce qui permet de contraindre l'espace des paramètres des neutrinos lourds de manière compétitive par rapport aux expériences dédiées comme PS191.Une des étapes importantes de l'analyse consiste à valider les algorithmes de reconstruction et les simulations du bruit de fond attendu, ce qui a nécessité d'étudier les interactions de neutrinos actifs dans les murs des TPCs; Cet échantillon a également pu être utilisé pour des études de physique.Un dernier travail effectué durant cette thèse concerne la mise à niveau du détecteur ND280, prévue d'ici 2021, dans le but d'augmenter la précision des mesures de section efficace d'interaction des neutrinos afin d'améliorer les analyses des oscillations. / Non-zero neutrino mass requires the introduction of new physic beyond the Standard Model. For instance, the nuMSM (Neutrino Minimal Standard Model) predicts the existence of new heavy neutrinos, with masses at GeV-scale, that would explain both neutrino masses and baryon asymmetry in the Universe.A particularly interesting mass domain is between 140 and 493 MeV/c^2, which is accessible to current experiments, in particular with the near detector ND280 of the T2K experiment, which is a long baseline neutrino oscillation experiment located in Japan.The analysis aims at the selection of a sample containing heavy neutrino decays, after they have been produced in kaon decays along the standard T2K neutrino beam. Background coming from standard neutrino interactions has been reduced to few events in the current dataset (2010-2017), which allow to constrain heavy neutrino parameter space quite well with respect to dedicated experiments such as PS191.An important step in the analysis consists in the validation of the reconstruction algorithms and of the expected background. It has been done with the study of active neutrino interactions in the walls of the TPCs. This sample is also interesting per se for physics.A last topic in this thesis concerns the upgrade of the near detector, that is scheduled for 2021. The goal is to improve neutrino cross-section measurements in order to get more precise determination of oscillation parameters.

Les travaux de recherche documentés dans cette thèse s'inscrivent dans le cadre de la Collaboration UA9 au CERN. L'objectif principal de la collaboration est l'étude de la collimation et de l'extraction de faisceaux de particules de haute énergie. La thèse est principalement consacrée au développement des détecteurs et aux installations expérimentales correspondantes qui ont été mises en œuvre au SPS et au LHC au CERN. En ce qui concerne la nature de l'interaction des particules chargées avec une structure monocristalline, un cristal courbé peut être utilisé pour orienter le faisceau de particules de haute énergie au moyen de la canalisation de particules entre les plans atomiques du cristal. Un tel phénomène est étudié de manière approfondie par la Collaboration UA9. Un des principaux objectifs de la recherche présentée dans cette thèse est de développer des dispositifs sensibles pour mesurer le flux et les caractéristiques de faisceau des particules déviées par le cristal au SPS et au LHC. Pour cette thèse nous avons étudié les détecteurs Cherenkov (CpFM) et les détecteurs à pixel (Timepix). Depuis 2015, le CpFM (détecteur de Cherenkov pour la mesure du flux de protons) a été souvent modifié afin d'améliorer la précision pour le comptage des particules. La plage de fonctionnement du dispositif varie de 1 à 1000 particules par faisceau de particules (~3 ns) avec une résolution inférieure à 20% par proton. Fonctionnant dans le vide primaire de l’accélérateur et à des doses de rayonnement élevées, le détecteur a montré une grande stabilité et ayant la possibilité d’effectuer des études de contamination par faisceau. À son tour, le détecteur Timepix a été étalonné sur la ligne de faisceaux d'extraction de l'accélérateur SPS, fonctionnant dans le vide secondaire (Roman Pot). Une partie importante de la thèse est consacrée à la caractérisation et à l'étalonnage de ces détecteurs avec les développements des logiciels pour l'acquisition et l'analyse de données. Dans cette thèse, nous proposons également la mesure du moment dipolaire magnétique (MDM) de baryons à courte durée de vie. Le MDM est une caractéristique importante de l'interaction des particules avec un champ magnétique externe. Pour cette thèse, nous nous concentrons sur la mesure le MDM du baryon LambdaC+, qui pourrait fournir des informations sur le facteur gyromagnétique (g) du quark charme. Une valeur différente de g=2 indiquera une structure composite possible du c-quark et clairement la présence de physique au-delà du Modèle Standard (SM). Jusqu'ici, aucune mesure expérimentale du moment dipolaire magnétique des baryons avec des quarks lourds n'a été effectuée en raison d'une courte durée de désintégration de ces particules (environ 60 um). La proposition faite dans cette thèse est de produire des baryons charmés par interaction forte entre les protons extraits (à l’aide d’un premier cristal courbé) et une cible. Après la cible, un deuxième cristal courbé à grand angle (de plusieurs mrad) est utilisé pour canaliser les baryons et induire une rotation du vecteur de polarisation des baryons charmés. Cette configuration s'appelle une configuration à double cristal et l'expérience est proposée au LHC. Dans cette thèse, je me suis concentré principalement sur tous les tests et la validation nécessaires au SPS avant la mise en œuvre au LHC. Une configuration expérimentale possible pour les mesures MDM au niveau du SPS est également proposée avec une estimation de l'erreur absolue de la valeur mesurée du facteur g pour le baryon LambdaC+. / The research work documented in this thesis is done in a frame of the UA9 Collaboration at CERN. The main goal of the collaboration is the investigation of the high-energy particle beam collimation and extraction. The thesis is mainly devoted to the developments of detectors and the consequent experimental setups implemented at the SPS or LHC circulating machines at CERN. Regarding the nature of the charged particle interaction with a monocrystalline structure, a curved crystal can be used for the steering of the high-energy particle beam by means of the particle channeling between atomic planes of the crystal. Such a phenomenon is intensively studied by the UA9 Collaboration. Therefore, one of the main goals of the presented research is to develop sensitive devices for measuring the flux and the beam characteristics of the particles deflected by the crystal at the circulating machines. The detectors studied for this thesis are Cherenkov (CpFM) and pixel (Timepix). Since 2015, the CpFM (Cherenkov detector for proton Flux Measurement) has undergone various modifications to improve the particle counting characteristics. The range of the device operation varies from 1 to 1000 particles per bunch (~3 ns) with the particle resolution of less than 20% per single proton. Working in the primary vacuum of the accelerator and at high radiation doses, the detector showed high stability with the possibility to perform beam contamination studies. In turn, the Timepix detector has been calibrated at the extraction beamline and SPS accelerator, working in the secondary vacuum of the Roman Pot. A significant part of the thesis is devoted to the characterization and calibration of these detectors with the software developments for data acquisition and analysis. In this thesis, we also make a proposal for the measurement of the magnetic dipole moment (MDM) of short-lived baryons. The MDM is an important characteristic of the particle interaction with an external magnetic field. For the thesis, we concentrate on the measurement of the LambdaC+ MDM, which could provide information on the gyromagnetic (g) factor of the charm quark. Any discrepancy from g=2 will indicate a possible composite structure of the c-quark and clearly physics beyond the Standard Model (SM). So far, no experimental measurements of this value of baryons with heavy flavoured quarks have been carried out due to a short decay length of these particles (about 60 um). The proposal made in this thesis is to produce charm baryons by a strong interaction of the extracted proton beam (using a first bent crystal) impinging onto a target followed by the second large angle bent crystal (of several mrad) to channel the baryons and to rotate their polarization vector. This configuration is called a double-crystal setup and the experiment is proposed to take place at the LHC. In this thesis, I concentrate mainly on all the tests and validation needed at the SPS prior to the implementation at the LHC. A possible experimental configuration for the MDM measurements at the SPS is also proposed with an estimation of the absolute error of the measured g-factor value for the LambdaC+ baryon.

Des perspectives énergétiques sobres en carbone pour atténuer le changement climatique nécessitent le remplacement des combustibles fossiles par des sources produisant peu de CO2, par exemple l’énergie nucléaire. L'une des options discutées par le Forum international Gen-IV pour la prochaine génération de réacteurs nucléaires consiste à utiliser le cycle du thorium. L'isotope fissile 233U est l'un des isotopes les plus importants du cycle du thorium et est directement responsable du bilan neutronique. L'une des particularités de ce noyau est d'avoir une section efficace de capture qui est inférieure d'un ordre de grandeur à celle de fission. Cette circonstance rend très difficile la mesure de sa section efficace de capture, comme l'atteste seulement deux jeux de données à haute résolution disponibles depuis les années 1960. Dans cette thèse, une nouvelle mesure auprès de la source de neutrons n_TOF est décrite utilisant une nouvelle chambre à fission compacte insérée au centre d'un détecteur de rayons gamma, le calorimètre à absorption totale. La chambre à fission permet d’identifier et de soustraire les rayons gamma de la réaction de fission dans le but d’améliorer la précision de la section efficace de capture de 233U. La chambre à fission est conçue dans cet objectif. Son excellente performance est décrite en détail et permet d'extraire des informations sur les rayons gamma de fission. Une discussion détaillée du processus de réduction des données et des éléments clés de l’analyse, est présentée et aboutit au calcul du rapport alpha de 233U, le rapport entre la section efficace de capture et celle de fission. / A low-carbon energy outlook to mitigate the climate change requires the replacement of fossil fuel by sources with low CO2 emissions, like nuclear energy.. One of the options discussed in the Gen-IV International Forum for the the next generation of nuclear reactors is to use the thorium cycle. The fissile isotope 233U is among the most important isotopes in the thorium cycle and directly responsible for the neutron economy. One of the particularities of this nucleus is to have a capture cross section which is one order of magnitude lower than fission, making the measurement of the 233U capture cross section very challenging as indicated by only two high resolution data sets available since the 1960s. In this thesis, a new measurement at the n_TOF neutron source is described employing a novel compact fission chamber inserted in the center of the Total Absorption Calorimeter g-ray detector. The fission chamber allows to tag and subsequently subtract the gamma rays from the fission reaction aiming to improve the accuracy of the 233U capture cross section.The performance of the custom tailored fission chamber is described in detail and allows to extract information about the prompt fission g-rays. A detailed discussion of the data reduction process and the key elements in the analysis is given resulting in the calculation of the 233U-alpha-ratio, the ratio between the capture and fission cross-section.

Le Modèle Standard de la physique des particules a jusqu’alors extrêmement bien réussi à décrire les particules élémentaires et leurs interactions. Malgré cela, il demeure toujours des questions ouvertes. La possibilité de répondre à ces questions grâce la Supersymétrie est actuellement à l’étude dans les collisions proton-proton à 13 TeV dans le cadre de l’expérience ATLAS au LHC. Cette thèse présente la recherche de la production de paires de particules colorées dans ATLAS, ces dernières se désintégrant en paires de jets. Pour ce faire, les données de 2016, 2017 et 2018 ont été utilisées. De telles particules échappent aux recherches standards de la Supersymétrie du fait de l’absence d’énergie transverse manquante dans l’état final. Deux signatures furent considérées, la désintégration de stops via des couplages violant la R-parité et la production de sgluon, le partenaire scalaire du gluino. En l’absence de signal, une amélioration de 200 GeV sur la masse maximum exclue est attendue. Le HL-LHC augmentera la luminosité intégrée délivrée afin de nous permettre de rechercher des particules plus massives et d'améliorer les mesures de précision du Modèle Standard. La luminosité instantanée augmentera d’un facteur 5 et une luminosité intégrée de 4000 fb⁻¹ devrait pouvoir être atteinte à la fin du LHC en 2037.Cette thèse présente également une étude des perspectives de mesure des couplages du Higgs au HL-LHC effectuée à l’aide de SFitter. Il est démontré que dans le cadre des Delta et d’une EFT, l’augmentation de la luminosité génère une amélioration de la précision de la mesure des couplages. Finalement, le Détecteur de temps fortement segmenté, qui sera installé dans ATLAS au HL-LHC, est présenté. La simulation de ce détecteur a été développée pour prendre en compte la résolution temporelle du détecteur et fut utilisée pour optimiser sa géométrie. Les performances de ce détecteur ont été étudiées, plus de 80 % des traces ont leurs temps correctement associés avec une résolution de 20 ps avant irradiation de 50 ps après. En utilisant les informations temporelles, l’isolation des électrons peut être amélioré de 10 %. / The Standard Model of particle physics has been extremely successful in describing the elementary particles and their interactions. Nevertheless, there are open questions that are left unanswered. Whether supersymmetry can provide answers to some of these is being studied in 13 TeV proton-proton collisions in the ATLAS experiment at the LHC. In this thesis a search for pair produced colored particles in ATLAS decaying into pairs of jets using data from 2016, 2017 and 2018 is presented. Such particles would escape standard Supersymmetry searches due to the absence of missing transverse energy in the final state. Stops decaying via a R-parity violating coupling and sgluon, scalar partners of the gluino, were considered. In the absence of a signal, an improvement of 200 GeV on the limit on the stop mass is expected. The HL-LHC will increase the integrated luminosity delivered to probe even higher mass ranges as well as improving the precision of Standard model measurements. The instantaneous luminosity will be increased by a factor 5 and an integrated luminosity of 4000 fb⁻¹ should be reached by the end of the LHC in 2037.A study of the Higgs coupling measurement prospects at the HL-LHC using SFitter is performed. Using the Delta and EFT framework shows that the increase in luminosity will result in a significant improvement of the precision of the measurement of the couplings. The High granularity timing detector detector will be installed in ATLAS for the HL-LHC. A simulation of the detector that takes into account the timing resolution was developed and used to optimize its layout. The detector performance was studied. More than 80 % of the tracks have their time correctly reconstructed with a resolution of 20 ps before irradiation and 50 ps after. Using the timing information, the electron isolation efficiency is improved by 10 %.

Ce travail de thèse concerne le suivi d'une caméra infrarouge sensible dans la gamme 1-5 p.m (COMIC), depuis la caractérisation en laboratoire de la mosaïque de détecteurs, jusqu'à son utilisation dans le cadre d'observations astronomiques, sur le système d'Optique Adaptative ADONIS au télescope de 3.60 m de l'Observatoire Européen Austral (ESO), au Chili. Ce manuscrit comporte trois parties qui suivent l'enchainement chronologique "naturel" de l'étude, dans des lieux de travail différents. La première partie concerne la mosaïque de détecteurs COMIC (IRCCD 128X128 HgCdTe), en commençant par sa caractérisation en laboratoire, pour finir par sa mise en opération sous télescope, au sein de la caméra COMIC. Elle s'est d'abord déroulée au sein du Laboratoire Infrarouge (LETI/DOPT/CEA-Grenoble), puis à l'ESO, au Chili. La deuxième partie traite des spécificités de l'observation infrarouge avec un instrument d'Optique Adaptative. Cette partie est le résultat de l'expérience acquise au cours d'un long séjour à l'ESO. Elle unit le point de vue technique de la première partie à celui de l'astronome utilisateur. Enfin, une illustration du potentiel de l'instrument (COMIC+ADONIS) est donnée en troisième partie dans le cadre d'un programme astronomique bien défini: l'étude de la matière circumstellaire dans des systèmes binaires pré-Séquence Principale. Cette dernière étude a été menée à l'Observatoire de Grenoble.