Le grand collisionneur de Hadron (LHC), plus grand accelerateur au monde situe au CERN (Organisation Europeenne pour la recherche Nucleaire), produit des collisions proton proton collectees depuis 2009 par le detecteur ATLAS a une energie atteignant 8TeV dans le centre de masse en 2012 (Run1) et 13 TeV en 2015 et 2016 (Run2). Les modeles theoriques SuperSymetrique (SUSY), extension du Modele Standard (SM), relient chaque boson (de spin entier) a un fermion specifique (de spin demi entier) comme super partenaire. De nouvelles particules elementaires sont ainsi introduites. Apres une breve presentation du SM et des principaux modeles SUSY, the LHC et le detecteur ATLAS sont decrits suivi par une etude de performance sur l'isolation des taus. La partie principale du memoire decrit ensuite en detail deux recherches de particules SUSY avec le detecteur ATLAS et les resultats obtenus.La premiere recherche decrite est celle de production directe de stau avec un etat final a deux tau de signes opposes et plusieurs jets dans des collisions pp a 8TeV et une luminosite integree de 20.1 fb-1. Des techniques d’analyse multi variables ont ete utilisees pour ameliorer la sensibilite. Aucun exces significatif par rapport au SM n’a ete observe. Dans une recherche directe de stau, un signal avec m(LSP) = 0 GeV et m(stau) = 100 GeV est exclus.La deuxieme recherche presentee est celle de la production forte de squarks et de gluions avec des etats finaux, a deux leptons de memes signes ou a trois leptons, associees a des jets dans des collisions proton-proton a $\sqrt{s} = 13 TeV$ et une luminosite integree de 13.2 fb-1. Aucun exces significatif par rapport au SM n’a ete observe. / The Large Hadron Collider (LHC), largest collider located at CERN (European Organization for Nuclear Research). produces proton-proton collisions collected by the ATLAS detector since 2009 at a collision center of mass energy up to 8 TeV before 2012 (Run1) and 13 TeV in 2015 and 2016 (Run2). Supersymmetry (SUSY) theory models, extension of the Standard Model (SM), link each boson (of integer spin) to a certain fermion (of half integer spin) as super-partner. New elementary particles are then introduced.After a brief presentation of the Standard Model and of the main SUSY models, the LHC and the ATLAS detector are described followed by a performance study on tau isolation. The main part of the document finally describes in details two searches for SUSY particles with the ATLAS detector and the obtained results.The first one is a search for direct stau production with final state of two opposite sign taus and multi-jets in 8 TeV pp collision and 20.1 fb-1 integrated luminosity. Multivariable analysis techniques are used to improve the sensitivity. No significant excess over the SM expectation was observed. Upper-limit was set on the cross-section of the signal models. For “direct stau” search, we excluded the signalpoint with m(LSP) = 0 GeV and m(stau) = 100 GeV.The second one is a search for squarks and gluinos strong production in final states with jets and two same-sign leptons or three leptons at 13 TeV and 13.2 fb-1 integrated luminosity. No significant excess over the SM expectation was observed. Upper-limit was set on the cross-section of all the models involved. Region with gluino mass up to 1.7 TeV have been excluded.

Cette thèse se situe à mi-chemin entre la phénoménologie et la physique de particules expérimentale. Dans la première partie, nous décrivons un calcul de section efficace à order supérieur en développement perturbatif, ainsi que son implementation dans un générateur d'événements Monte Carlo. Nous présentons les corrections au premier order en chromodynamique quantique pour la production de boson de Higgs chargé en association avec un quark top au LHC, en utilisant le formalisme de soustraction de Catani et Seymour. Notre code indépendant nous a permis de valider les résultats donnés par MC@NLO, et nous avons réalisé des études concernant diverses contributions aux erreurs systématiques dues à la simulation d'événements. L'implémention du processus a été réalisée pour le générateur POWHEG. En raison de la quantité de données insuffisante disponible fin 2010 (le détecteur ATLAS a accumulé 35 pb-1 de données de collisions proton-proton), le processus de production de Higgs chargé n'a pas pu être étudié et nous nous sommes tournés vers la caractérisation de bruits de fonds. Dans ce contexte, il s'avère que la production de boson W en association avec un quark top est importante à connaître. Dans la seconde partie de cette thèse, nous mettons en place une analyse spécifique au canal Wt semileptonique, en incluant les effets statistiques et systématiques, pour lesquels nous nous concentrons plus particulièrement sur l'effet dû aux différentes paramétrisations du contenu des protons. Le processus Wt étant inobservable au Tévatron, nous pouvons pour la première fois donner une limite à la setion efficace de production.

Cette thèse se situe à mi-chemin entre la phénoménologie et la physique de particules expérimentale. Dans la première partie, nous décrivons un calcul de section efficace à order supérieur en développement perturbatif, ainsi que son implementation dans un générateur d'événements Monte Carlo. Nous présentons les corrections au premier order en chromodynamique quantique pour la production de boson de Higgs chargé en association avec un quark top au LHC, en utilisant le formalisme de soustraction de Catani et Seymour. Notre code indépendant nous a permis de valider les résultats donnés par MC@NLO, et nous avons réalisé des études concernant diverses contributions aux erreurs systématiques dues à la simulation d'événements. L'implémention du processus a été réalisée pour le générateur POWHEG. En raison de la quantité de données insuffisante disponible fin 2010 (le détecteur ATLAS a accumulé 35 pb-1 de données de collisions proton-proton), le processus de production de Higgs chargé n'a pas pu être étudié et nous nous sommes tournés vers la caractérisation de bruits de fonds. Dans ce contexte, il s'avère que la production de boson W en association avec un quark top est importante à connaître. Dans la seconde partie de cette thèse, nous mettons en place une analyse spécifique au canal Wt semileptonique, en incluant les effets statistiques et systématiques, pour lesquels nous nous concentrons plus particulièrement sur l'effet dû aux différentes paramétrisations du contenu des protons. Le processus Wt étant inobservable au Tévatron, nous pouvons pour la première fois donner une limite à la setion efficace de production. / This thesis is intended as a bridge between the two highly specialised domains of phenomenology and experimental particle physics. The first part describes in detail a higher order cross section calculation and implementation into a Monte Carlo event generator. We present the calculation of the next-to-leading order (NLO) quantum chromodynamic corrections for charged Higgs boson production in association with a top quark at the LHC, using the Catani-Seymour dipole subtraction method. Building an independent NLO code enabled us to cross-check the implemented version of MC@NLO, and a few studies have been made which focus on different contributions to the theoretical uncertainty attached to the NLO calculation. The actual implementation was performed for another NLO event generator, POWHEG. Considering the small production cross section of charged Higgs production associated with a top quark, an analysis of this channel using the 35 pb-1 of data collected with the ATLAS detector in 2010 from the proton-proton collisions of the LHC, makes no sense, and we switch to a very similar SM channel, namely Wt production. In the second part, we set-up a dedicated analysis for semileptonic Wt and focus on the evaluation of the PDF systematic uncertainty, following the PDF4LHC recommendation. The electroweak single top production cross section at the Tevatron is so low that it hasn't been observed until today, so we are able to set the world's first limit on its production cross section and include the most important systematic uncertainties in our analysis.