L'étude des anisotropies du fond de rayonnement cosmologique est actuellement un des outils les plus précis de la cosmologie. Elle permet à priori de déterminer un grand nombre de paramètres cosmologiques, comme les densités d'énergie totale (\omega_tot) ou de l'énergie sombre (\omega\delta) qui gouvernent la géometrie de l'univers, ou comme un des paramètres du molèle d'inflation, l'indice spectral scalaire n_s. Après avoir présenté le cadre du modèle standard cosmologique, nous décrivons la physique qui donne naissance aux anisotropies du fond de rayonnement cosmologique. Des oscillations acoustiques dans l'Univers primordial amplifient les inhomogénéités de densités prédites par les modèles d'inflation et génèrent une série de pics dans le spectre de puissance des anisotropies. La troisième partie du manuscrit concerne les différentes techniques d'observation des anisotropies, ainsi que les expériences récentes et à venir. Puis nous exposons notre méthode d'estimation des paramètres cosmologiques, qui se base sur un ajustement des paramètres par une recherche d'optimum, ici réalisée en utilisant le \chi^2 comme critère d'optimisation. Nous appliquons cette méthode à des jeux de données simulées, représentatifs des expériences WMAP et Planck, afin d'évaluer les performances et la robustesse de l'analyse. Enfin nous employons cette méthode pour analyser les données actuelles des expériences Archeops, CBI et WMAP.

Le thème principal de cette thèse est l'analyse de données du fond diffus cosmologique (CMB). En particulier, je présente une méthode, Bayesian Independent Analysis (BICA), qui effectue à la fois la séparation des composants et l'inférence du spectre de puissance du CMB. Je commence par présenter les principes de base du CMB et souligne la nécessité d'une modélisation robuste des erreurs au niveau de la carte. Puis je présente la principale source d'erreurs dans les produits du CMB, à savoir les avant-plans. La séparation des composants est une étape cruciale dans l'analyse de données de CMB. Je passe en revue plusieurs méthodes visant à nettoyer le CMB des avant-plans. Puis je présente BICA. La méthode est formulée dans le cadre bayésien aveugle. Il en résulte une inférence jointe de la carte de CMB et de son spectre de puissance. Ainsi, les erreurs sur la reconstruction comprennent les incertitudes dues à la présence d'avant-plans dans les données. En considérant des choix particuliers de prior et d'échantillonnage, je montre comment la formulation bayésienne de séparation des composantes fournit un cadre unificateur dont les méthodes précédentes sont des cas particuliers. Je présente les résultats de BICA lorsqu'elle est appliquée sur des données simulées et les données Planck. Cette méthode est capable de reconstruire la carte du CMB et son spectre sur une large fraction du ciel. Les principales contributions de cette thèse sont : 1) un spectre de puissance du CMB dont les erreurs prennent en compte la présence d'avant-plans mais sans modèle physique, 2) une carte CMB avec un modèle d'erreur incluant à la fois le bruit et avant-plans. / The main topic of this thesis is the analysis of Cosmic Microwave Background (CMB) data. In particular, I present a method, Bayesian Independent component analysis (BICA), that performs both CMB component separation and CMB power spectrum inference.I begin by presenting the basics of our understanding of the CMB emission and highlight the need for a robust error modelling at the map level. Then I present the main source of errors in the CMB products, namely the foregrounds.Component separation is a crucial and delicate step in CMB data analysis. I review several methods aiming at cleaning the CMB from foregroundsThen I present BICA. The method is formulated in a blind Bayesian framework. The posterior distribution provides an inference of the CMB map and power spectrum from the observation maps. Thus, the errors on the reconstruction include the uncertainties due the presence of foregrounds in the data. By considering particular choices of prior and sampling scheme, I show how the Bayesian formulation of component separation provide a unifying framework of which previous methods are special cases.I present the results of BICA when applied on both simulated data and 2013 Planck data. This method is able to reconstruct the CMB map and power spectrum on a large fraction of the sky. The main contributions of this thesis is to provide: 1) a CMB power spectrum on a large multipole range whose errors take the presence of foregrounds into account but without assuming physical models, 2) a CMB map inference together with an error model including both noise and foregrounds residuals.

Le fond diffus cosmologique (CMB) permet d'étudier la physique à l'oeuvre dans l'univers primordial.Ses anisotropies ont été mesurées récemment avec une haute précision par le satellite Planck. Ces mesures sont en accord avec les prédictions de l'inflation, la théorie décrivant une période d'expansion rapide et accélérée de l'univers primordial. Pour distinguer les différents modèles d'inflation, il est important de chercher des déviations de la distribution gaussienne des anisotropies du CMB, appelées non-gaussianités.Cette thèse est consacrée à l'étude, à la fois des points de vue observationnels et théoriques, des non-gaussianités du type bispectral (liées aux fonctions de corrélations à trois points), caractérisées par les paramètres d'amplitude fNL.Après une partie introductive sur le modèle standard de la cosmologie et la théorie des perturbations cosmologiques,la deuxième partie de ce manuscrit décrit la méthode de l'estimateur de bispectre binné, utilisée pour extraire de l'information sur les non-gaussianités à partir des mesures du CMB. Pour obtenir des informations sur l'univers primordial, les données doivent être nettoyées de la contamination dûe aux avant-plans galactiques. Nous vérifions les résultats au niveau du bispectre. Des modèles numériques de plusieurs avant-plans galactiques sont déterminés à partir des données de Planck. Ces modèles ont été utilisés dans des analyses des cartes de la température du CMB et du ciel brut, afin d'améliorer la détermination de la quantité de non-gaussianités primordiales.La troisième partie de ce manuscrit porte sur l'étude des non-gaussianités bispectrales produites dans des modèles d'inflation à deux champs avec des termes cinétiques standards. Il est important de mieux comprendre quelles régions de l'espace des modèles d'inflation ont été éliminées par les résultats de Planck.Nous appliquons une nouvelle expression de fNL au cas d'un potentiel somme et nous montrons qu'il est très difficile de satisfaire en même temps aux conditions permettant fNL grand et la contrainte observationnelle sur l'indice spectral ns. Pour le cas de la somme de deux potentiels monomiaux et d'une constante, nous montrons explicitement dans quelles régions de l'espace des paramètres cela est possible et comment construire un tel modèle. Finalement, nous utilisons la nouvelle expression pour fNL pour montrer que dans le cas du potentiel somme, les résultats analytiques restent valides au-delà de l'approximation de roulement lent. / A powerful probe of the physics at play in the early universe is the Cosmic Microwave Background(CMB). Its anisotropies have been measured recently with high precision by the Planck satellite. These measurements are in agreement with the predictions of inflation, a theory describing a period of fast and accelerated expansion in the early universe. To discriminate between the different inflation models, it is important to look for deviations from Gaussianity of the CMB anisotropies (i.e. non-Gaussianity). This thesis is devoted to the study of non-Gaussianity of the bispectral type (related to the three-point correlation functions) parametrized by its amplitude parameters fNL, both from the theoretical and observational points of view.After an introductory part on standard cosmology, the second part of the thesis describes the method of the binned bispectrum estimator, used to extract information about non-Gaussianity from CMB measurements.In order to recover information about the primordial universe, one has to clean observational data from the contamination caused by galactic foregrounds. We verify the results at the bispectral level. Numerical templates for the temperature bispectra of several galactic foregrounds are determined using data from the 2015 Planck release. These templates are then used to perform joint analyses on raw sky and CMB temperature data maps, to improve the determination of the amount of primordial non-Gaussianity. In the third part, the level of bispectral non-Gaussianity produced in two-field inflation models with standard kinetic terms is investigated using the long-wavelength formalism. It is important to better understand what regions of inflation model space have been ruled out by Planck. We apply a newly derived expression for fNL to the case of a sum potential and show that it is very difficult to satisfy simultaneously the conditions for a large fNL and the observational constraints on the spectral index ns. In the case of the sum of two monomial potentials and a constant we explicitly show in which small region of parameter space this is possible, and we show how to construct such a model. Finally, we also use the new expression for fNL to show that for the sum potential,the explicit expressions remain valid even beyond the slow-roll approximation.

La compréhension des premiers instants de notre Univers complèterait notre description de son histoire et permettrait également une exploration de la physique fondamentale à des échelles d'énergie jusque là inatteignables. L'inflation cosmique est le scénario privilégié pour décrire ces premiers instants car il s'intègre très bien dans le modèle standard de la cosmologie. Selon ce scénario l'Univers aurait connu une courte période d'expansion accélérée peu après le Big Bang. Quelques indices favorisent ce modèle cependant toujours en attente d'une signature observationnelle décisive. Les modes B du fond diffus comologique (FDC) aux grandes échelles angulaires sont générés par les ondes gravitationnelles primordiales, produites durant l'inflation cosmique. Dans ce cadre, la détection des modes B primordiaux est le but de nombreuses expériences, actuelles ou à venir. Cependant, des effets astrophysiques et instrumentaux rendent sa détection difficile. Plus précisément, une couverture incomplète de la polarisation du FDC (inhérente à toute observation du FDC) entraine la fuite des modes E dans B, un problème majeur dans l'estimation des modes B. Cet effet peut empêcher une détection des modes B même à partir de cartes parfaitement nettoyées, car les modes E fuyant (beaucoup plus intenses) masquent les modes B. Diverses méthodes offrant une estimation de modes B théoriquement non affectés par cette fuite, ont été récemment proposées dans la littérature. Cependant, lorsqu'elles sont appliquées à des expériences réalistes, elles ne corrigent plus exactement cette fuite. Ces méthodes doivent donc être validées dans le cadre d'expériences réalistes. Dans ce but, j'ai travaillé sur l'implémentation et le développement numérique de trois méthodes typiques de pseudospectres. Ensuite, je les ai testé dans le cas de deux expériences fiducielles, typiques d'une expérience suborbitale et d'une potentielle mission satellite. J'ai alors montré l'efficacité et la nécessité d'une méthode en particulier: la méthode dite pure. J'ai également montré que le cas d'une couverture quasi complète du ciel n'est pas trivial, à cause des contours compliqués du masque galactique et des points sources. Par conséquent, une estimation optimale de pseudospectre des modes B exige l'utilisation d'une telle méthode également dans le contexte d'une mission satellite. Grâce à cette méthode, j'ai fait des prévisions réalistes sur les contraintes qu'une détection de la polarisation du FDC pourra apporter sur la physique de l'Univers primordial. J'ai tout d'abord étudié la détectabilité du rapport tenseur-sur-scalaire r qui quantifie l'amplitude des ondes gravitationnelles primordiales, directement relié à l'échelle d'énergie de l'inflation, dans le cas de différentes expériences dédiées à la détection de la polarisation du FDC. J'ai montré qu'une mission satellite nous permettrait de mesurer un rapport tenseur-sur-scalaire de l'ordre de 0.001, autorisant une distinction entre les modèles d'inflation à champ fort et faible. De plus, dans le cas d'une extension du modèle standard de la cosmologie, des corrélations EB et TB du FDC peuvent être générées. En particulier, j'ai prévu les contraintes que nous pourrons mettre sur une violation de parité durant l'univers primordial à partir d'observations sur une grande ou une petite partie du ciel. Mes résultats ont montré qu'une expérience satellite est nécessaire pour mettre des contraintes sur une gamme de modèles de violation de parité. J'ai finalement abordé la problématique de la détectabilité d'une signature observationnelle d'un champ magnétique primordial. / A deep understanding of the first instants of the Universe would not only complete our description of the cosmic history but also enable an exploration of new fundamental phsyics at energy scales unexplored on Earth laboratories and colliders. The most favoured scenario which describes these first instants is the cosmic inflation, an ephemeral period of accelerated expansion shortly after the big bang. Some hints are in favour of this scenario which is however still waiting for a smoking-gun observational signature. The cosmic microwave background (CMB) B modes would be generated at large angular scales by primordial gravitational waves produced during the cosmic inflation. In this frame, the primordial CMB B modes are the aim of various ongoing or being-deployed experiments, as well as being-planned satellite mission. However, unavoidable instrumental and astrophysical features makes its detection difficult. More specifically, a partial sky coverage of the CMB polarisation (inherent to any CMB measurements) leads to the E-to-B leakage, a major issue on the estimation of the CMB B modes power spectrum. This effect can prevent from a detection of the primordial B modes even if the polarisation maps are perfectly cleaned, since the (much more intense) leaked E-modes mask the B-modes. Various methods have been proposed in the literature offering a B modes estimation theoretically free from any leakage. However, when applied to real data, they are no longer completely leakage-free and remove part of the information on B-modes. These methods consequently need to be validate in the frame of real data analysis. In this purpose, I have worked on the implementation and numerical developments of three typical pseudospectrum methods. Afterwards, I have tested each of them in the case of two fiducial experimental set ups, typical of current balloon-borne or ground based experiments and of potential satellite mission. I have therefore stated on the efficiency and necessity of one of them: the so-called pure method. I have also shown that the case of nearly full sky coverage is not trivial because of the intricate shape of the contours of the point-sources and galactic mask. As a result this method is also required for an optimal B modes pseudospectrum estimation in the context of a satellite mission. With this powerful method, I performed realistic forecasts on the constraints that a CMB polarisation detection could set on the physics of the primordial universe. First of all, I have studied the detectability of the tensor-to-scalar ratio r, amounting the amplitude of primordial gravity waves and directly related to the energy scale of inflation, in the case of current suborbital experiments, a potential array of telescopes and a potential satellite mission. I have shown that a satellite-like experiment dedicated to the CMB polarisation detection will enable us to measure a tensor-to-scalar ratio of about 0.001, thus allowing for distinguishing between large and small field models of inflation. Moreover, in extension of the standard model of cosmology, the CMB EB and TB correlations can be generated. In particular, I have forecast the constraints that one could set on a parity violation in the gravitational waves during the primordial universe from observations on a small and a large part of the sky. Our results have shown that a satellite-like experiment is mandatory to set constraints on a range of parity violation models. I finally address the problematic of the detectability of observational signature of a primordial magnetic field.

Cette thèse s’articule autour du développement d'outils d’analyse des modes B du fond diffus cosmologique (CMB) dans le but d'estimer l’amplitude des ondes gravitationnelles primordiales produites durant la période inflationnaire.Nous nous intéressons plus précisément aux grandes échelles angulaires, pour lesquelles le signal attendu des modes B primordiaux est dominant. Ces échelles étant particulièrement contaminées par des émissions polarisées galactiques, nous avons étudié et développé des méthodes permettant de réduire ces contaminations et de caractériser les résidus. Ces outils peuvent être utilisés pour analyser les données des satellites tels que Planck ou LiteBIRD. Afin de quantifier l’amplitude des modes B, nous avons développé et caractérisé un estimateur de spectre en puissance des anisotropies du CMB. Celui-ci s’exécute dans l'espace des pixels et permet de croiser des cartes mesurées par différent détecteurs. La méthode est optimale, et minimise les fuites de variance des modes E vers les modes B.Nous avons appliqué les méthodes de nettoyage et d’estimation de spectre aux cartes de données et de simulations en polarisation fournies publiquement par Planck. Nos contraintes sur la comportement spectral de la poussière et du rayonnement synchrotron galactique sont en accord avec les analyses précédentes. Enfin, nous avons pu déduire une limite supérieure sur l’amplitude des ondes gravitationnelles primordiales. / This thesis focuses on the development of analysis tools of the primordial B modes of the Cosmic Microwave Background (CMB). Our goal is to extract the amplitude of the primordial gravitational waves produced during the inflationary period.Specifically, we are interested in the large angular scales, for which the primary B modes signal is expected to be dominant. Since these scales are particularly contaminated by polarised galactic emissions, we have studied and developed approaches to reduce those contaminations and to characterise their residuals. Those methods are applicable to satellite missions such as Planck or LiteBIRD.In order to estimate the B modes amplitude, we developed and characterised a CMB anisotropies power spectrum estimator. The algorithm is pixels-based and allows to cross-correlate maps measured by different detectors. The method is optimal and minimises the E-to-B variance leakage.We applied the cleaning and spectrum estimation approaches to the polarisation data and simulation maps publicly provided by Planck. The constraints that we deduce are in agreement with past analysis. Ultimately, we derive an upper limit on the primordial gravitational waves amplitude.

Le satellite Planck est le satellite de troisième génération visant à observer le fond diffus cosmologique. La résolution et la sensibilité de ses instruments permettent pour la première fois de mettre en évidence les effets de lentille gravitationnelle subis par les photons du fond diffus cosmologique. Cette thèse présente une méthode originale de détection de ces effets dans les données de l'instrument HFI de Planck.La première partie donne dans un premier temps, une description générale du modèle standard de la cosmologie et de la physique du fond diffus cosmologique. Elle aborde ensuite en détails l'effet de lentille gravitationnelle, en se concentrant plus particulièrement sur son impact sur les observables du fond diffus cosmologique. Elle termine par une présentation du satellite Planck et de ses instruments.La seconde partie se concentre sur la description d'un ensemble d'outils de simulations et d'analyse que j'ai développé au cours de ma thèse afin de réaliser la première détection des effets de lentille gravitationnelle sur le fond diffus cosmologique. Elle présente la méthode originale employée qui repose sur une analyse des cartes du ciel par morceaux, permettant de s'affranchir des zones du ciel les plus contaminées. On trouvera également dans cette partie une caractérisation, de l'estimateur du champ de potentiel de lentille, pour des cartes masquée, en présence de bruit inhomogène ainsi que la présentation d'une méthode pour corriger les biais de l'analyse à l'aide de simulations Monte-Carlo.La dernière partie, est consacrée au travail sur les données de l'instrument HFI. Le premier chapitre présente l'application de la méthode d'analyse précédente aux cartes des observations combinées à 143GHz et 217GHz ainsi que la carte issue de la séparation des composantes avec l'algorithme GMCA. Les résultats montrent un spectre de puissance de la déflexion compatible avec le spectre attendu, dans un modèle lambda CMB, calculé à partir des paramètres cosmologiques issus de WMAP intégrant sept années d'observations. Les points de mesure, issus du spectre combiné des cartes à 143GHz et 217GHz, pour les multipôles inférieurs à 500, donnent un Chi2 par degré de liberté de 1.26. Finalement, le dernier chapitre présente l'algorithme de compression des données de l'instrument HFI à bord du satellite. Il traite en détail le réglage et le suivi des paramètres de compression et du débit des données, depuis le lancement du satellite et fait le bilan sur les erreurs de compression rencontrées

N.c. / N.c.

Les travaux présentés dans ce manuscrit ont comme fil conducteur la compréhension des détecteurs des instruments Archeops et Planck-HFI ainsi que la lutte contre les effets systématiques dans le but de reconstruire le spectre de puissance des anisotropies de température du Fond Diffus Cosmologique. <br />Après une introduction sur la physique, nous décrivons, dans une première partie, l'étalonnage des bolomètres des deux instruments à partir de sources pulsées constituées de fibres de carbone que nous avons mises au point pour mesurer les fuites optiques entre les différents étages cryogéniques du plan focal. Nous montrons l'analyse de ces fuites optiques à partir des données d'Archeops, ainsi que les mesures de diaphonie et de constantes de temps des bolomètres du modèle cryogénique de Planck-HFI. Nous présentons également l'analyse de la conductivité thermique et de la capacité calorifique des fibres afin de modéliser le comportement thermique et l'émission de ces sources.<br />La seconde partie est consacrée à l'étude des effets systématiques de l'analyse des anisotropies. Nous décrivons les mesures des lobes au sol et en vol, l'analyse des constantes de temps des bolomètres et l'étalonnage en flux à partir des données sur Jupiter pour Archeops. Nous montrons ensuite comment extraire les spectres de Fourier sur les cercles et comment cette dernière analyse nous renseigne sur le fond diffus, ce que nous illustrons avec les données de vol d'Archeops.<br />Le dernier chapitre présente un projet de mission submillimétrique permettant de cartographier tout le ciel à grande résolution dans le but de mesurer la polarisation de la poussière dans la galaxie.

Le satellite Planck a été conçu pour mesurer de manière ultime les anisotropies primairesen température du fond diffus cosmologique (CMB), et améliorer les contraintes existantes sursa polarisation. La première partie de cette thèse s'inscrit dans le cadre du traitement des donnéesde l'instrument à haute fréquence de ce satellite. Les propriété statistiques du bruit sonttestée. Des effets systématiques dans l'estimateur du bruit sont ainsi détectés, et certains ontpu être corrigés. La sélection des données à projeter sur les cartes est ensuite présentée, ainsique la validation de la qualité de ces données. Cette sélection est finalement comparée à unesélection pour laquelle les critères sont beaucoup plus sévères, afin de vérifier que l'impactdes données imparfaites résiduelles est négligeable. Nous montrons que les données validéespour une utilisation scientifique répondent bien aux exigences de gaussianité et de stationnarité: des effets instrumentaux ne devraient pas induire de fausses conclusions cosmologiques.La seconde partie porte sur l'interprétation des données ainsi obtenues. Le modèle de concordanceest présenté, ainsi que les résultats rendus publiques par la collaboration Planck en 2013.La troisième partie est dédiée à deux études phénoménologiques concernant l'ionisation del'Univers. Premièrement, l'influence de l'annihilation de matière noire sur le spectre du CMBest étudiée : une méthode pour estimer l'impact de l'incertitude des canaux par lesquels sefont ces dépôts d'énergie est développée. Il ressort que les hypothèses sur la façon exacte dontl'énergie s'injecte dans le plasma ne sont pas cruciales pour retrouver les paramètres associée àl'annihilation. Deuxièmement, l'époque de la Réionisation et son rôle dans le spectre du CMBest présentée, avec l'analyse d'une paramétrisation de la fraction d'ionisation. Nous montronsla fiabilité des différents algorithmes dans le cas où la fraction d'ionisation est constante parmorceaux, c'est-à-dire même en présence de fortes discontinuités.

L'énergie sombre est l'un des grands mystères de la cosmologie moderne, responsable de l'actuelle accélération de l'expansion de notre Univers. Son étude est un des axes principaux de ma thèse : une des voies que j'exploite s'appuie sur la structuration de l'Univers à grande échelle à travers un effet observationnel appelé effet Sachs-Wolfe intégré (iSW). Cet effet est théoriquement détectable dans le fond diffus cosmologique (FDC) : avant de nous parvenir cette lumière traverse un grand nombre grandes structures sous-tendues par des potentiels gravitationnels. L'accélération de l'expansion étire et aplatit ces potentiels pendant le passage des photons du FDC, modifiant leur énergie d'une façon dépendante des caractéristiques de l'énergie sombre. L'effet iSW n'a qu'un effet ténu sur le FDC, obligeant l'utilisation de données externes pour le détecter. Une approche classique consiste à corréler le FDC avec un traceur de la distribution de la matière, et donc des potentiels sous-jacents. Maintes fois tentée avec des relevés de galaxies, cette corrélation n'a pas donné à l'heure actuelle de résultat définitif sur la détection de l'effet iSW, la faute à des relevés pas assez profonds et/ou avec une couverture trop faible. Un partie de ma thèse est dédiée à la corrélation du FDC avec un autre fond "diffus" : le fond diffus infrarouge (FDI), qui est constitué de l'émission intégrée des galaxies lointaines non-résolues. J'ai pu montrer qu'il représente un excellent traceur, exempt des défauts des relevés actuels. Les niveaux de signifiance attendus pour la corrélation CIB-CMB excèdent ceux des relevés actuels, et rivalisent avec ceux prédits pour la futur génération de très grands relevés. Dans la suite, ma thèse a porté sur l'empreinte individuelle sur le FDC des plus grandes structures par effet iSW. Mon travail sur le sujet a d'abord consisté à revisiter une étude précédente d'empilement de vignettes de FDC à la position de structures, avec mes propres protocole de mesure et tests statistiques pour vérifier la signifiance de ces résultats, délicate à évaluer et sujette à de possibles biais de sélection. J'ai poursuivi en appliquant cette même méthode de détection à d'autres catalogues de structures disponibles, beaucoup plus conséquents et supposément plus raffinés dans leur algorithme de détection. Les résultats pour un d'eux suggère la présence d'un signal à des échelles et amplitudes compatible avec la théorie, mais à des niveaux modérés de signifiance. Ces résultats empilements font s'interroger concernant le signal attendu : cela m'a amené à travailler sur une prédiction théorique de l'iSW engendré par des structures, par des simulations basées sur la métrique de Lemaître-Tolman-Bondi. Cela m'a permis de prédire l'effet iSW théorique exact de structures existantes : l'amplitude centrale des signaux mesurés est compatible avec la théorie, mais présente des caractéristiques non-reproductibles par ces mêmes prédictions. Une extension aux catalogues étendus permettra de vérifier la signifiance de leurs signaux et leur compatibilité avec la théorie. Un dernier pan de ma thèse porte sur une époque de l'histoire de l'Univers appelée réionisation : son passage d'un état neutre à ionisé par l'arrivée des premières étoiles et autres sources ionisantes. Cette période a une influence importante sur le FDC et ses propriétés statistiques, en particulier sur son spectre de puissance des fluctuations de polarisation. Dans mon cas, je me suis penché sur l'utilisation des mesures de températures du milieu intergalactique, afin d'étudier la contribution possible de la désintégration et annihilation de l'hypothétique matière sombre. A partir d'un travail théorique sur plusieurs modèles et leur comparaison aux observations de température, j'ai pu extraire des contraintes intéressantes et inédites sur les paramètres cruciaux de la matière sombre et des caractéristiques cruciales de la réionisation elle-même. / The dark energy is one of the great mysteries of modern cosmology, responsible for the current acceleration of the expansion of our Universe. Its study is a major focus of my thesis : the way I choose to do so is based on the large-scale structure of the Universe, through a probe called the integrated Sachs-Wolfe effect (iSW). This effect is theoretically detectable in the cosmic microwave background (CMB) : before reaching us this light travelled through large structures underlain by gravitational potentials. The acceleration of the expansion stretches and flattens these potentials during the crossing of photons, changing their energy, in a way that depend on the properties of the dark energy. The iSW effect only has a weak effect on the CMB requiring the use of external data to be detectable. A conventional approach is to correlate the CMB with a tracer of the distribution of matter, and therefore the underlying potentials. This has been attempted numerous times with galaxies surveys but the measured correlation has yet to give a definitive result on the detection of the iSW effect. This is mainly due to the shortcomings of current surveys that are not deep enough and/or have a too low sky coverage. A part of my thesis is devoted to the correlation of FDC with another diffuse background, namely the cosmological infrared background (CIB), which is composed of the integrated emission of the non-resolved distant galaxies. I was able to show that it is an excellent tracer, free from the shortcomings of current surveys. The levels of significance for the expected correlation CIB-CMB exceed those of current surveys, and compete with those predicted for the future generation of very large surveys. In the following, my thesis was focused on the individual imprint in the CMB of the largest structures by iSW effect. My work on the subject first involved revisiting a past study of stacking CMB patches at structures location, using my own protocol, completed and associated with a variety of statistical tests to check the significance of these results. This point proved to be particularly difficult to assess and subject to possible selection bias. I extended the use of this detection method to other available catalogues of structures, more consequent and supposedly more sophisticated in their detection algorithms. The results from one of them suggests the presence of a signal at scales and amplitude consistent with the theory, but with moderate significance. The stacking results raise questions regarding the expected signal : this led me to work on a theoretical prediction of the iSW effect produced by structures, through simulations based on the Lemaître-Tolman-Bondi metric. This allowed me to predict the exact theoretical iSW effect of existing structures. The central amplitude of the measured signals is consistent with the theory, but shows features non-reproducible by my predictions. An extension to the additional catalogues will verify the significance of their signals and their compatibility with the theory. Another part of my thesis focuses on a distant time in the history of the Universe, called reionisation : the transition from a neutral universe to a fully ionised one under the action of the first stars and other ionising sources. This period has a significant influence on the CMB and its statistical properties, in particular the power spectrum of its polarisation fluctuations. In my case, I focused on the use of temperature measurements of the intergalactic medium during the reionisation in order to investigate the possible contribution of the disintegration and annihilation of the hypothetical dark matter. Starting from a theoretical work based on several models of dark matter, I computed and compared predictions to actual measures of the IGM temperature, which allowed me to extract new and interesting constraints on the critical parameters of the dark matter and crucial features of the reionisation itself