Mon travail de recherche au cours de ces trois années de thèse sous la direction de Thierry Forveille et de Xavier Delfosse au laboratoire d'astrophysique de Grenoble a été consacré à la recherche de naines brunes dans un relevé grand champ de nouvelle génération que nous avons appelé le Canada-France Brown Dwarf Survey -CFBDS-. La thématique de ma thèse est centrée sur l'étude des naines brunes froides et la constitution d'un grand échantillon de naines brunes, comme base pour une analyse statistique photométrique et spectroscopique. J'étais chargé en premier lieu de la mise au point du pipeline d'analyse et de sélection des candidats au sein de la collaboration internationale dédiée à la recherche de naines brunes et de quasars à grand décalage vers le rouge. En tant que seul membre de la collaboration à travailler à plein temps sur le projet, j'ai toutefois été amené à m'impliquer fortement dans presque toutes les facettes du projet. En parallèle du travail scientique que je présente dans ce manuscript, j'ai consacré une part importante de ma thèse à la coordination du travail entre les différentes personnes impliquées dans le CFBDS de par le monde. Dans le chapitre 1, je fais un récapitulatif rapide de l'ensemble des avancées scientiques dans le domaine des naines brunes avant la présente thèse. Le chapitre 2 présente le Canada- France Brown Dwarf Survey, qui fournit les données au coeur de mon travail, ainsi que notre stratégie d'analyse. Le chapitre 3 détaille le pipeline que j'ai mis en place pour identier au mieux les quelques centaines d'astres qui nous intéressent parmi les dizaines de millions de sources que comptent les images du CFBDS. Ce chapitre met aussi en évidence les performances de la fonctionnalité d'analyse d'image par ajustement de fonction d'étalement du point -PSF- que j'ai adjointe au logiciel Source Extractor. Les candidats ainsi identiés sur la base de leur photométrie sont présentés dans le chapitre 4. Dans ce chapitre je décris mes méthodes d'estimation des biais statistiques du CFBDS, ainsi que la fonction de luminosité des naines brunes du champ que nous en avons extraite. Enn le chapitre 5 donne une revue détaillée des informations contenues dans le spectre des naines brunes. J'y présente ensuite nos observations spectroscopiques ainsi que les résultats associés, notamment la découverte d'absorption par l'ammoniac dans le spectre de la naine brune la plus froide publiée à ce jour, CFBDS0059, ainsi que la découverte de la première naine T sous-métallique.

Cette these a pour objet d'une part l'analyse du releve profond FIRBACK effectue par l'INFRARED SPACE OBSERVATORY dans l'infrarouge lointain (λ=170 µm), qui a pour but d'etudier les galaxies contribuant au fond extragalactique infrarouge, et d'autre part la modelisation de l'evolution des galaxies dans le domaine spectral s'etendant de l'infrarouge moyen au submillimetrique. <br /><br />Le releve FIRBACK est constitue de 3 champs (deux boreaux et un austral) a haute latitude Galactique et de faible emission d'avant-plan, couvrant une surface totale de 3. 89 degre carres.<br /><br />J'expose tout d'abord les techniques de reduction, de traitement et d'etalonnage des donnees cosmologiques ISOPHOT. En particulier, je montre qu'en ayant determine le lobe de l'instrument, l'emission etendue est en accord entre PHOT et DIRBE. Les cartes finales sont construites, et le releve est limite par la confusion σc=45 mJy. <br /><br />Je presente ensuite les techniques d'extraction des sources et de simulation pour la photometrie, qui permettent de construire le catalogue final de 106 sources, de flux compris entre 180 mJy (4σc ) et 2.4 Jy. Le catalogue complementaire regroupe 90 sources de flux compris entre 135 et 200 mJy. Les comptages de galaxies presentent un fort exces par rapport aux modeles sans et avec evolution, et aux observations locales : ils ne sont compatibles qu'avec des scerarii de forte evolution. Les sources representent 4% du fond extragalactique a 170 µm. Les quelques identifications a d'autres longueurs d'onde (en particulier dans le domaine visible et submillimetrique) suggerent que les sources FIRBACK sont des galaxies tres lumineuses dont la majorite est locale, mais dont une fraction non negligeable se situe a des redshifts superieurs a 1.<br /> <br />Dans le but de comprendre la nature des sources FIRBACK et d'apporter <br />des contraintes sur l'evolution des galaxies infrarouges, j'ai developpe un modele phenomenologique d'evolution. En utilisant la fonction de luminosite locale observee et une famille de spectres de galaxies starburst, il est possible de contraindre l'evolution de la fonction de luminosite en ajustant toutes les donnees existantes : comptages profonds a 15, 170 et 850 µm et spectre du fond extragalactique. Je montre ainsi que l' evolution des galaxies dans le domaine couvrant l'infrarouge moyen au submillimetrique est dominee par une population de galaxies infrarouges ultra-lumineuses, dont le pic se situe a L=2.0*10^11 Luminosites solaires. Les distributions en redshift sont en accord avec les observations. Le modele permet de faire des predictions pour les futures observations spatiales de SIRTF (Spitzer), Planck et FIRST (Herschel).