Les galaxies locales ont des propriétés différentes selon leur environnement : couleur, morphologie, fraction de gaz, etc. Cette différentiation s'est opérée durant leur formation. Les observations indiquent que ce pic d'activité de formation stellaire a eu lieu vers z=2 et que les environnements denses étaient à cette époque des lieux de formation stellaire très intense, soit l'inverse d'aujourd'hui. C'est en observant les progéniteurs des amas massifs actuels que l'on pourra comprendre l’origine de ces différences. Mais les (proto-)amas à grand z sont difficilement observables. De bons candidats sont les galaxies sub-millimétriques, qui tracent directement la formation stellaire. Grâce aux observations des satellites Planck, Herschel et Spitzer, un échantillon de 82 candidats a été construit : SPHerIC (Spitzer–Planck–Herschel infrared clusters). Ses données indiquent des sources compatibles avec les progéniteurs des amas massifs locaux. 13 de ces champs ont été observés par le CFHT. J’ai tiré parti de ces nouvelles données afin de rendre SPHerIC plus robuste. Après avoir développé un pipeline photométrique pour créer les catalogues de sources JKs, j'ai généré des cartes de densité surfacique de galaxies par tranches de couleur J-Ks. J'ai défini 8 couleurs J-Ks à partir des modèles de Berta et al. (2013) pour contraindre le redshift des galaxies. Je quantifie la coïncidence entre les positions des surdensités JKs, des surdensités IRAC-rouges et des sources SPIRE-rouges. Les diagrammes couleur-magnitude (J-Ks) vs Ks couplés aux modèles de Kodama et al. (1998) semblent indiquer la présence d’une séquence rouge à z~2 pour 12 des 13 champs. Les diagrammes couleur-couleur [3.6]-[4.5] vs (J-Ks) des sources IRAC-rouges sont eux compatibles avec les modèles de galaxies en phase de formation stellaire de Berta et al. (2013), un résultat compatible avec ceux de Planck et Herschel. Toutes les analyses de nos données photométriques convergent vers la conclusion que nos candidats sont de réelles structures à grand redshift et à formation stellaire intense. Après l'observation spectroscopique de sources SPHerIC au télescope de 30 m de l'IRAM, je confirme notamment l'existence de 2 structures à z>2. À partir des flux CO, je dérive la luminosité infrarouge et le SFR dont les valeurs semblent indiquer là encore des structures en phase de formation stellaire intense. J'ai aussi contribué au projet spatial Euclid en étudiant les variations de la PSF de la caméra VIS en fonction du type d'objet observé et de sa position sur le plan focal, et je montre que les variations sont faibles pour les étoiles et galaxies standards. / The properties of local galaxies (color, morphology, gas fraction, etc.) greatly depend on their environment. The differentiation occurred during their assembly. Current observations indicate that the peak of star formation occurred around z=2 and that dense environments used to be cradles of intense star formation, unlike today. This differentiation may be explained by observing the high-z progenitors of today’s most massive systems. However, such sources are rare. Good candidates are sub-millimeter galaxies, because they directly trace star formation. A sample of 82 such candidates named SPHerIC (Spitzer–Planck–Herschel infrared clusters) was made from the data of these three satellites. From them, 13 have been observer by the CFHT. I extracted as much information as I could from those new data in order to make SPHerIC more robust. After making JKs source catalogs with a self-made photometric pipeline, I made galaxy surface density maps in J–Ks color slices. I defined 8 colors using Berta et al. (2013) galaxy templates to constrain the redshift of galaxies. I show the coincidence between the position of JKs and IRAC-red overdensities with the position of SPIRE red sources. JKs color–magnitude diagrams (J–Ks vs Ks) along with models from Kodama et al. (1998) may exhibit a z~2 red sequence in 12 out of 13 fields. NIR color–color diagrams ([3.6]–[4.5] vs J–Ks) of IRAC-red sources are compatible with starforming models from Berta et al. (2013), also compatible with Planck and Herschel results. The analyses of our photometric data all converge toward the fact that our candidates are genuine high-z star-forming structures. From spectroscopic observations at the IRAM/30m telescope, I confirm for instance 2 structures at z>2. Infrared luminosities and SFRs derived from CO fluxes are consistent with high-SFR sources. In parallel, I have been involved in the Euclid Consortium. I studied the PSF variations of the VIS imager w.r.t. the spectral type of observed objects and their position on the focal plane. I show there is a limited impact on the PSF as long as the stars and galaxies are standard.

Les modèles et les observations actuels de l’Univers sont en accords aux grandes échelles. Néanmoins, cela ne permet pas d’expliquer la formation des structures baryoniques dans l’Univers. Afin de contraindre la formation des structures dans l’Univers, des observations sont nécessaires à différents redshifts pour observer les structures à différentes étapes d’évolutions. Le satellite Planck donne accès à des objets dont les redshifts sont compris entre z=2 et z=4. Ainsi environ 1200 objets extragalactiques susceptibles d’être à haut redshift sont détectés dans 26% du ciel, autour des pôles galactiques. Un sous échantillon de 228 sources est observé à plus grande sensibilité et résolution angulaire avec le satellite Herschel. Grâce à ces observations je peux résoudre les sources ponctuelles de Planck en plusieurs sources Herschel. J’identifie alors trois possibilités de type de sources, soit c’est une candidate de source amplifiée par lentillage gravitationnel, soit c’est un candidat d’amas de galaxies à haut redshift, soit c’est un alignement de sources fortuit le long de la ligne de visé. Après analyse, j’ai identifié dans cet échantillon 11 sources amplifiées par lentillage gravitationnel parmi les plus brillantes du ciel sub-millimétrique. Ces sources ont des redshifts compris entre z=2.2 et z=3.6 (Canameras et al., 2015) et permettent de sonder la formation stellaire dans l’Univers lointain. Il reste 217 surdensités de sources que j’ai étudié. En utilisant la couleur des sources Herschel, j’ai calculé une estimation de la densité des sources. 50% des champs Herschel de l’échantillon on une surdensité supérieur à 10sigma lorsque l’on sélectionne les sources rouges (S250/S350 < 1.4 et S500/S350 > 0.6). Cela montre que l’échantillon est principalement composé de surdensité de source rouge. En ajustant un corps noir modifié à 35K sur les données photométrique Herschel-SPIRE je montre que la distribution de redshift photométrique des sources piquent à z=2. Notre échantillon se compose donc de 11 sources lentillées et 217 potentiels amas de galaxies à redshift z~2. Ces potentiels amas de galaxies se compose d’en moyenne 9 sources dans 4.5’ de diamètre. Les sources individuelles ont des luminosités infrarouges d’environ 4.1012 Lsol ce qui correspond d’après Bell et al. 2003 à un taux de formation stellaire (SFR) de 700 Msol.yr-1. Cela mène pour les potentielles structures à une luminosité de 4.1013 Msol et un SFR de 7000 Msol.yr-1. Notre échantillon trace donc les structures denses du ciel à fort taux de formation stellaire. Cet échantillon sera donc clé dans la compréhension de la formation des structures et des étoiles à des redshifts autour de z=2. / Actual models and observations of the Universe agreed at large scale. But the formation of baryonic structures remains unknown. To constrain structure formation in the Universe, observatoins are needed at different redshift to see different evolution steps. Planck satellite gives an acces to objetcs in the redshift range z=2 to z=4. Thus we detect about 1200 extragalactic objects in 26% of the sky near galactic poles, candidates to be at high redshift. A sample of 228 sources is observed at higher sensibility and resolution than Planck with Herschel satellite. This lead to resolve ponctual Planck sources in several Herschel sources. So I identify three possible types of object : candidates sources of gravitationally amplified lenses, galaxy cluster candidates and alignement of sources along the line of sight. I find in the sample 11 sources amplified by gravitationnal lensing, some of the brightest of the submillimeter sky. Those have redshift between z=2.2 and z=3.6 (Canameras et al., 2015) and provide a zoom in the stellar formation of the far Universe. It let 217 overdensity of sources that I study. With their colour in Herschel data, I find an estimate of their density. 50% of Herschel fields have an overdensity greater than 10sigma using red sources colour selection (S250/S350 < 1.4 et S500/S350 > 0.6). This show that our ample is mainly composed of red overdensity. Fitting Herschel-SPIRE photometry with a modify black body at 35K, I show that the photmetric redshift distribution of Herschel sources peaks around z=2. Our sample is now composed of 11 lensed sources and 217 galaxy cluster candidates at z~2. These galaxy cluster candidates contain an average of 9 SPIRE sources in 4.5’ diameter beam. Individual sources have a luminosity distribution peaking at 4.1012 Lsun which leads to a star formation rate (SFR) of 700 Msun.yr-1 (Bell et al. 2003). This gives an estimate structure luminosity of 4.1013 Msun and an SFR of 7000 Msun.yr-1 assuming that sources are members of the same structure. Our sample traces dense structure at high star formation rate in the full sky. This sample will be a key in the comprehension of structure formation and star formation at redshift about z=2.

Si la formation des grandes structures de l'Univers est plutot bien comprise, celle des galaxies ainsi que leur évolution l'est beaucoup moins. On s'intéresse en particulier aux mécanismes de mise en route de la formation stellaire dans les galaxies. L'étude des galaxies lumineuses en infrarouge constitue une des approches pour répondre à ces questions. Le travail effectué au cours de cette thèse repose essentiellement sur l'analyse de données infrarouges provenant du satellite Spitzer.<br /><br />La première partie de ce travail porte sur l'étude de la<br />distribution spatiale des galaxies infrarouges. Nous avons introduit une nouvelle méthode pour mesurer la fonction de corrélation angulaire des galaxies. Cette méthode a été validée sur des simulations et des données. Nous avons également montré comment les effets de corrélation spatiale pouvaient biaiser les mesures de flux moyen réalisées par la méthode d'empilement. De plus, la<br />fonction de corrélation angulaire mesurée pour les sources sélectionnées à 3.6 microns et 24 microns montre un excès de corrélation aux petites échelles angulaires. Ceci pourrait être lié à l'interaction des galaxies à l'intérieur d'un meme halo de matière noire qui favoriserait alors les mécanismes d'émission infrarouge.<br /><br />Dans un second temps, nous nous sommes attachés à mieux caractériser le fond diffus infrarouge (CIB) en déterminant la contribution à ce fond des sources détectées à 3.6 microns et en la comparant à celle des sources sélectionnées à 24 microns. Nous avons également estimé la contribution au CIB à 3.6 et 24 microns des sources sélectionnées à 3.6 microns en fonction de leur taux de formation stellaire spécifique.<br /><br />Enfin, nous avons étudié les distributions spectrales d'énergie d'un grand nombre de galaxies situées entre z=0 et z=2 : nous avons montré d'une part que les luminosités à 8 et 24 microns étaient de bons traceurs de la luminosité totale infrarouge (et donc du taux de formation stellaire) et, d'autre part, que les propriétés de ces galaxies ne semblaient pas évoluer entre entre z=0 et z=1. Nous avons également étudié de façon détaillée le spectre infrarouge de 17 galaxies sélectionnées à 70 microns et nous avons montré que la luminosité relative des PAHs diminuait lorsque le champ de rayonnement<br />augmentait.

La thématique principale de mon travail de thèse est l’é;volution et la formation structures en fonction du décalage vers le rouge (redshift par la suite).Mon travail de thèse se divise en deux parties distinctes, qui finalement se regroupent au cours de mes derniers travaux. Dans un premier temps, j’ai étudié l’évolution du Fond Diffus Infrarouge (Cosmic Infrared Background, CIB par la suite) en fonction du redshift à 70 et 160 µm en utilisant des données provenant du satellite Spitzer. J’ai effectué ce travail dans les champs GOODS & COSMOS en appliquant la méthode d’empilement (stacking, par la suite). Dans un second temps, j’ai étudié la distribution de masse dans des amas de galaxies situé à grand redshift en utilisant le lentillage gravitationnel faible. Pour ce faire, j’ai utilisé des données optiques provenant du satellite spatial Hubble (Hubble Space Telescope, HST par la suite). Ces données proviennent du relevé d’amas MACS (MAssive Cluster Survey). Les amas de galaxies étudiés ici font partis d’un sous-échantillon MACS, l’échantillon "grand-z" (high-z subsample). Comprendre l’état d’évolution des amas de galaxies à grand redshift permettrait de mettre des contraintes sur les modèles de formation et d’évolution des structures. La compréhension du cycle d’évolution des amas de galaxies est l’un des enjeux majeurs de la Cosmologie observationnelle actuelle. / The principal thematic of my thesis work is the evolution and the formation of structures as a function of the redshift.My thesis analysis can be separated un two distinct parts, which can finally be merged in a third part with my last works.Firstly, I studied the evolution of the Cosmic Infrared Background (CIB) as a function of redshift at 70 and 160 µm using data from the Spitzer Space Telescope. This analysis was performed in the GOODS & COSMOS fields by applying a stacking method.Secondly, I studied the mass distribtuion in massive galaxy clusters at high redshifts by using the gravitational lensign effect.I used optical data coming from the Hubble Space Telescope. The sample of galaxy clusters I used comes from a subsample of the MAssive Cluster Survey (MACS, PI:E. Ebeling) named the "high-z" sample, and which comprises 12 clusters.Understanding the state of evolution of galaxy clusters at high redshift wil allow us to put constraints on formation and evolution models of structures. The understanding of the evolution cycle of galaxy clusters is mandatory in terms of Observational Cosmology.