INTEGRAL (INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory) est un satellite de l'Agence Spatiale Européenne, qui est dédié à l'imagerie et la spectroscopie fines dans la bande gamma molle. Sa charge utile est composée de deux instruments principaux : le spectromètre SPI - optimisé pour la détection de rayes fines (20 keV-8 MeV), et le télescope IBIS - optimisé pour l'imagerie a haute résolution (15 keV-10 MeV). Un des but de cette thèse était de fournir à la communauté scientifique un outil nouveau pour l'étude de la variabilité du « ciel gamma ». Cet outil est l'INTEGRAL Burst Alert System (IBAS), qui examine les données d'INTEGRAL à la recherche de sursauts gamma cosmiques (Gamma-Ray Bursts, GRBs, des sources éphémères et brillantes de radiation gamma), les localise et distribue leurs coordonnées en temps réel. Ma contribution à ce système a été de conduire des simulations de l'instrument IBIS/ISGRI avant le lancement d'INTEGRAL, à fin de développer les algorithmes d'imagerie et détection rapide utilisés par IBAS, et d'implémenter, tester et maintenir le logiciel après le lancement. Grâce à ce travail IBAS fournit les meilleures prestations en termes de rapidité et précision de localisation. IBAS a détecté 19 GRBs à présent. Leur analyse détaillée est présentée ici. Du point de vue de l'émission prompte les GRBs d'INTEGRAL ne révèlent aucune nouvelle caractéristique par rapport aux sursauts détectés dans le passé. Ils sont simplement plus faibles et notre analyse a permis de confirmer que beaucoup des aspects observés dans les sursauts plus brillants s'appliquent aussi aux GRBs les plus faibles. À ce propos, on peut noter que la bande énergétique d'IBIS/ISGRI ne permet pas, dans la plupart des cas d'étudier la courbure typique des spectres des GRBs, mais néanmoins elle permet de bien déterminer la pente de la loi de puissance de basse énergie. Les résultats les plus intéressants ont été obtenus par l'observation de l'émission rémanente des GRBs d'INTEGRAL dans d'autres bandes d'énergie. Grâce à la dissémination rapide des alertes d'IBAS et à la prompte réponse des autres télescopes, on a pu fournir de nouvelles vues des premières phases de l'émission rémanente de sursauts relativement faibles. Le cas de GRB 031203, par exemple, est particulièrement intéressant : pendant l'observation de XMM-Newton de son émission rémanente, un halo variable de diffusion en bande X a été découvert. Ce sursaut a été associé spectroscopiquement avec une Supernova de type Ic (SN 2003lw), et son redshift (z=0.105) le caractérise comme un des sursaut les plus proches et faibles avec une énergie relâchée de ~10^50 ergs. IBAS fournit aussi des alertes en temps réel pour d'autres sources, mis à part les GRBs. Plus de 100 sursauts courts associés au Soft Gamma Repeater SGR 1806-20 ont été détectés, créant ainsi une grande base de données de bonne qualité. En fait, on a pu étudier leurs caractéristiques spectrales et temporelles en détail. On peut résumer nos résultats sur SGR 1806-20 ainsi : (i) pour la première fois on a une bonne évidence d'évolution spectrale des sursaut SGR faibles, qui se traduit dans une anti-corrélation entre dureté et flux à l'intérieur des sursauts ; ce nouveau résultat représente un défi pour le modèle Magnetar, qui prévoit que la température effective du sursaut varie faiblement pendant le sursaut. (ii) le monitorage de la source fait par IBAS indique que son activité est encore en croissance. Une séquence de ~100 sursauts émis en ~10 minutes, a été détectée en temps réel par IBAS le 5 Octobre 2004.

In this thesis, we study certain non-perturbative aspects of N=1 gauge theories. We show how to compute the expectation values of chiral operators (i.e., those that preserve the anti-chiral supercharges) exactly from a first-principle approach based on the path integral over the microscopic fields. The text is divided into two parts. The first one consists of an original introduction to the tools that underlie the researches and results obtained during this thesis. After a general introduction, we present some methods to obtain exact results. Covered topics include instantons, N=2 supersymmetry and localization, N=1 supersymmetry and holomorphy, and finally the Dijgraaf-Vafa matrix model formalism and the perturbative generalized Konishi anomaly equations. These preliminaries were chosen to enlighten the presentation of our results. A brief overview of our results is then. This includes localization in some N=1 gauge theories, its applications to the computation of chiral correlators as well as a non-perturbative discussion of the generalized Konishi equations and of the Dijkgraaf-Vafa glueball superpotential. We insist on the ideas and the results, postponing the details for the second part, which consists of a faithful reproduction of the papers published during this thesis and in which the author has been involved. / Dans cette thèse, nous étudions certains aspects non-perturbatifs des théories de jauge supersymétriques N=1. Plus précisemment, nous montrons comment les valeurs moyennes des opérateurs chiraux (qui préservent la moitié des supercharges) dans les vides quantiques peuvent ^etre calculées sans approximations, à partir d'une approche basée sur l'intégrale fonctionnelle sur les champs microscopiques. Ce mémoire est divisé en deux parties. La première consiste en une introduction à l'approche microscopique des théories de jauge supersymétriques. Une grande fraction de celle-ci est dédiée à la présentation des concepts et méthodes qui sont à la base du développement de ce formalisme et de nos recherches. Ceci inclut les instantons, la supersymétrie N=2 et la localisation dans l'intégrale fonctionnelle, la supersymétrie N=1 et l'holomorphie, et enfin l'approche de Dijkgraaf-Vafa basée sur un modèle de matrices et les équations d'anomalie généralisées de Konishi. Ensuite, nous présentons le formalisme microscopique et les résultats obtenus durant cette thèse. Nous expliquons comment utiliser la technique de localisation dans certaines théories de jauge N=1 et comment l'appliquer au calcul des valeurs moyennes des opérateurs chiraux. Nous discutons également de façon non-perturbative les équations d'anomalie généralisées de Konishi et le superpotentiel de Dijkgraaf-Vafa. La plupart des résultats exacts connus dans les théories de jauge N=1 sont reproduits, dont la condensation des gluinos et la brisure de la symétrie chirale. Nous insistons sur les idées et les résultats plutôt que sur les détails techniques. Ceux-ci sont décrits dans la seconde partie de ce mémoire, qui consiste en une reproduction fidèle des travaux publiés durant cette thèse.

Le spectromètre INTEGRAL/SPI a été conçu pour observer le ciel dans la bande d'énergie de<br />20 keV à 8 MeV. La spécificité de l'instrument SPI repose sur l'excellente résolution spectrale<br />(2,3 keV à 1 MeV) de son plan détecteur, composé de 19 cristaux en germanium refroidis,<br />couvrant une surface utile de 508 cm2. L'utilisation d'un masque codé, placé à 1,7 m au-dessus<br />du plan de détection lui assure un pouvoir séparateur de 2,5 degrés.<br />Ce travail de thèse, débuté avant le lancement d'INTEGRAL, se décompose en deux parties.<br />La première partie concerne l'analyse des données d'étalonnage du spectromètre. L'objectif était<br />de mesurer et de vérifier les performances du télescope, mais surtout de valider les simulations<br />de la réponse instrumentale de INTEGRAL/SPI. Cet objectif a été atteint. Cette analyse met aussi<br />en évidence la présence d'un bruit de fond instrumental important. La deuxième partie, quant à<br />elle, se concentre sur le traitement de données issues d'observations dans la région des Voiles.<br />Deux thématiques astrophysiques sont abordées, par la recherche :<br />– de raies de décroissance radioactives du titane-44, élément de nucléosynthèse explosive,<br />dans le vestige de supernova de Vela Junior et,<br />– de raies d'absorption cyclotron attendues vers 25 keV et 52 keV dans le spectre du pulsar<br />accrétant de l'étoile binaire X, Vela X-1.<br />À ce stade, sur la base des résultats obtenus précédemment par COMPTEL, la non-détection<br />des raies du titane-44 par SPI implique une limite inférieure de 4500 km·s−1 sur la vitesse<br />des éjecta de Vela Junior. En ce qui concerne Vela X-1 et la recherche des raies cyclotron, il<br />est montré que les résultats sont très sensibles au bruit de fond instrumental. Des études plus<br />approfondies seront nécessaires pour garantir une détection sans ambiguïté de ces raies.

Dans le cadre du développement du détecteurs ILD devant équiper l'ILC (projet d'accélérateur linéaire $e^+$$e^-$) un prototype de calorimètre électromagnétique répondant aux critères du "Particule Flow Algorithm" a été réalisé puis testé en faisceau au CERN (Suisse) et à FNAL (USA). La granularité du prototype a été utilisée afin d'identifier les particules incidentes à partir de la forme de leur gerbe. La résolution en énergie a été mesurée pour des électrons~: $\Delta E /E (\%) = (17,96\pm0,7) / \sqrt{E (GeV)} \oplus (0,8\pm0,06)$ puis comparée aux prédictions des simulations Monte-Carlo. Nous avons ensuite cherché différentes méthodes pour compenser les non-uniformités du détecteur dues aux zones non instrumentées~: anneaux de gardes protégeant les matrices de diodes de détection. Nous avons d'abord étudié des méthodes de cartographie globales ou couche par couche de l'efficacité du détecteur, puis des méthodes locales. Certaines de ces méthodes seront facilement adaptables au futur calorimètre électromagnétique de l'ILD. Nous avons aussi mesuré la résolution en position~: $\Delta X (mm)= (3,32 \pm 0,06)/\sqrt{E (GeV)} \oplus (9,0 \pm0 ,07) / E (GeV) \oplus (0,9\pm0,01)$. Enfin, à partir de simulations Monte-Carlo de l'ensemble du détecteur ILD, nous avons entrepris de mesurer la masse du boson de Higgs dans le canal $e^{+} e^{-} \to Z H \to e^{+}e^{-} + X$. Avec une luminosité intégrée de 250~fb$^{-1}$, le boson de Higgs est susceptible d'être clairement mis en évidence. L'incertitude sur la mesure de sa masse sera comprise entre 100 et 125 MeV selon l'état de polarisation du faisceau.

Nous étudions la possibilité de détecter des neutrinos de ultra haute énergie (UHE, 10^18+ eV) en utilisant des méthodes d'acoustique sous-marine. Cette étude s'appuie sur des mesures expérimentales et, lorsque ces dernieres font défaut, sur des simulations numériques. L'eau de mer est utilisée comme cible pour des neutrinos d'origine cosmique. L'interaction faible d'une neutrino de haute énergie avec une molécule d'eau conduit à une cascade de particules secondaires résultant en l'émission d'une impulsion ultra-sonore par un mécanisme de conversion thermo-acoustique. Ce mécanisme est peu efficace néanmoins le signal généré possède de bonnes propriétés de propagation. Le bruit ambiant marin, ainsi que le bruit propre des céramiques transductrices utilisées pour la détection, restreint la méthodes aux UHE. Par ailleurs la forte directivité du signal implique que les méthodes de localisation, par détection en coincidence sur des détecteurs multiples, sont peu efficaces. Aux energies extrèmes (10^20+ eV) et pour un détecteur unique nous estimons la limite de sensibilité de cette méthode acoustique de l'ordre de E^2*phi=10^6 GeV*cm^-2*sr^-1*s^-1, pour un flux astrophysique phi en 1/E^2.

Plusieurs observations récentes semblent montrer l'existence d'effets relativistes dans l'émission des trous noirs (raie de fluorescence du Fer large, variabilité). Je présente des outils numériques pour calculer les effets relativistes (le décalage gravitationnel, la courbure de l'espace-temps) de manière cohérente dans les processus de rayonnement X et gamma autour des trous noirs. Ces codes basés sur des méthodes Monte-Carlo permettent de prendre en compte la dépendance angulaire de l'émission de la source. Les méthodes d'optimisation des codes sont aussi présentées car les temps de calcul peuvent devenir considérablement élevés. Ces outils sont appliqués pour étudier le comportement des photons et des leptons en métrique de Kerr, l'influence de la position de la source par rapport au trou noir et de l'angle d'émission, ainsi que les effets observables sur l'émission d'un disque localisé dans le plan équatorial. Le modèle axisymétrique utilisé comprend une source X en forme d'anneau située au dessus d'un disque d'accrétion autour d'un trou noir en rotation. Les spectres observés sont la superposition de la composante primaire, observée directement de la source, et de la composante réfléchie par le disque. La forme, la normalisation et la dépendance angulaire des deux composantes sont étudiées en faisant varier le rayon de l'anneau et la distance entre la source et le disque. Les effets de la relativité générale sont mis en évidence par comparaison avec les résultats obtenus en métrique Newtonienne et en relativité restreinte. Les réflexions multiples sont prises en compte, pour les photons réfléchis qui retournent vers le disque d'accrétion en raison de la courbure de l'espace, et leur influence quantifiée. Finalement, afin de confronter nos calculs aux observations, nous avons regardé la relation prédite par notre modèle, entre la composante directe et la composante réfléchie, quand la position de la source varie. Les résultats obtenus reproduisent bien les données reportées pour la source NGC4051, et donnent alors des informations sur la variation de la position de la source. J'ai donc démontré que les effets relativistes sont très importants dans la région proche du trou noir et ne peuvent être négligés dans les spectres d'émission à haute énergie. Je montre également comment les outils numériques correspondants (incluant des méthodes d'optimisation) peuvent être incorporés dans les codes de transfert de rayonnement

Les sursauts gamma se divisent entre sursauts courts, issus de la coalescence de deux objets compacts, et sursauts longs, issus de l'effondrement d'une étoile très massive de type Wolf-Rayet. Ce phénomène cataclysmique produit un jet ultra-relativiste. La dissipation de l'énergie au sein de ce jet est à l'origine d'une bouffée de photons gamma (keV-GeV) d'une durée moyenne de 10 s que l'on nomme émission prompte. Elle est suivie d'une phase d'émission rémanente détectable en X, en optique et en radio qui est visible de quelques secondes après le sursauts à quelques jours voir semaines et provient de la dissipation de l'énergie du jet dans le milieu environnant. Il s'agit des événements transitoires les plus lumineux que nous connaissons ce qui permet de les détecter jusqu'à des valeurs de décalage cosmologique (redshift) de l'ordre de 8-9. Cela permet l'exploration du diagramme de Hubble à grand redshift qui reste encore mal connu. Mais pour cela, il est nécessaire de standardiser ces sources astrophysiques afin de calibrer leur luminosité. Diverses relations, liant la luminosité des sursauts gamma à un paramètre indépendant de la cosmologie, ont été mises en évidence permettant de transformer les sursauts en " chandelles standards ". Au cours de cette thèse, nous avons étudié ces relations afin d'apporter un éclairage nouveau sur la façon dont elles sont affectées par divers effets de sélection instrumentaux. Les relations spectrales lient la luminosité isotropique ou l'énergie isotropique à l'énergie du maximum spectral de l'émission prompte. Nous avons montré que la combinaison de deux effets de sélection (détection puis mesure du redshift) permettait d'expliquer les contradictions entre les études reposant sur les sursauts avec redshift et celles incluant les sursauts sans redshift. Cela a conduit à la mise en évidence d'un lien entre l'émission prompte en gamma et l'émission rémanente en optique. Nous nous sommes également intéressé à l'une des relations temporelles, celle reliant Liso au délai spectral. Ce paramètre correspond à la différence entre le temps d'arrivée des photons de hautes et de basses énergies. Après avoir développé notre propre méthode de calcul de cette quantité, nous avons obtenu des résultats intéressants sur les distributions de ce paramètre et son lien avec l'évolution spectrale au sein des sursauts gamma. Nous avons également mis en évidence l'existence d'effets de sélection impactant cette relation et compromettant son usage pour la cosmologie. Plus généralement, cette thèse a permis de mettre en évidence la complexité de la standardisation des sursauts gamma qui ne peut être faites de manière aussi simple que celle utilisée jusqu'à présent. Nous avons montré qu'une étude détaillée des effets de sélection qui affectent ces relations de standardisation est un préalable indispensable avant toute utilisation de ces dernières à des fins cosmologiques. / GRBs are divided between short bursts, resulting from the coalescence of two compact objects, and long bursts, resulting from the collapse of a very massive star (Wolf-Rayet type). This cataclysmic phenomenon produces an ultra-relativistic jet. Energy dissipation in this jet produces flashes of gamma photons (keV-GeV) with an average duration of 10 seconds which is called prompt emission. It is followed by a detectable afterglow phase in X, optical and radio band which is visible from a few seconds after the bursts to several days or weeks and results from the dissipation of the energy contained in the jet into the surrounding medium. They are the most luminous transient events that we know, which can be detected up to redshifts of about 8-9. Being so bright, GRBs may allow the exploration of the Hubble diagram at high redshift, which is still poorly understood. To do this, it is however necessary to standardize these astrophysical sources and calibrate their brightness. Various relationships linking the intrinsic luminosity of GRBs with a parameter independent from cosmology have been highlighted allowing GRBs standardization. To achieve this goal, it is necessary to assess whether the observed correlations represent an intrinsic property of GRBs. In this thesis, we study selection effects to understand their impact on several relations which have been used to standardize GRBs. Spectral relationships connect the isotropic brightness or isotropic energy, and the peak energy of the prompt emission. We show that a combination of two selection effects, respectively associated with the GRB detection and the measure of their redshift, explains the contradiction between studies based on GRBs with a redshift and studies based on larger samples of GRBs without a redshift. Our study led us to discover a link between the prompt gamma emission and the optical afterglow that is a first step to understand the link between these two phases of the gamma-ray burst emission. Among the second category of relations, we focused on the relation between the luminosity and the spectral lag of the prompt emission. This parameter corresponds to the difference between the times of arrival of GRB photons at high and low energies. We developed our own method for the measure of the spectral lag, which led us to discuss the distribution of this parameter and its relationship to the spectral evolution within GRBs. We also confirmed the existence of selection effect affecting this relationship and compromising its use for cosmology. This thesis highlights the strong impact of observational selection effects on the relations which have been proposed for GRB standardization. We conclude that the study of selection effects is essential to understand if the relations proposed for the standardization of GRBs are intrinsic or due to selection effects, and if they can be used for cosmological purposes.

Malgré un succès expérimental incontestable, le Modèle standard (MS) de la physique des particules laisse de nombreuses questions fondamentales sans réponse, comme le problème de hiérarchie et l’origine de la matière noire, motivant l’étude de la « nouvelle physique ». Le Modèle Standard Supersymétrique Non-Minimal (MSSNM) est une extension très intéressante du MS répondant à ces deux problèmes. Il comprend une riche phénoménologie, en principe accessible au Grand Collisionneur de Hadrons (LHC). En particulier, son secteur de Higgs est étendu par rapport au MS, générant six scalaires. Le but de cette thèse est d’étudier le potentiel de découverte de ces bosons de Higgs supplémentaires au LHC. Après une introduction du MSSNM et de ses motivations, nous étudions d’abord les perspectives de découverte d’un scalaire, plus léger que la résonance à 125 GeV mise en évidence au CERN, en passant en revue ses possibles modes de production et de détection dans les phases à venir du LHC, et ses possibles impacts sur les couplages du boson de Higgs du MS. Ensuite, les perspectives de recherche via les cascades de Higgs, impliquant des bosons de Higgs supplémentaires légers et lourds, est présentée. Des études détaillées au moyen de méthodes Monte-Carlo ont été réalisées, et de nouvelles analyses dédiées sont présentées. Ces derniers résultats ne sont pas restreints au MSSNM, et peuvent être interprétés dans une large classe de modèles. / Despite its incontestable experimental success, the Standard Model of particle physics leaves unanswered many fundamental questions like the hierarchy problem and the origin of dark matter, motivating the study of physics beyond its scope. The NMSSM is a well-motivated extension of the SM addressing these two issues. It features a rich phenomenology accessible, in principle, at the LHC. In particular, the Higgs sector of the NMSSM is extended with respect to the SM giving rise to six scalars. It is the aim of this thesis to study the discovery potential of these extra Higgs bosons at the LHC. After introducing the NMSSM and its motivation, we first study the discovery prospects for a scalar lighter than the 125 GeV resonance found at CERN, reviewing its possible production and detection at the upcoming runs of the LHC and its possible impact on couplings of the Standard Model Higgs boson. Next, prospects for searches via Higgs cascades involving extra light and heavy Higgs bosons are presented. Detailed studies by means of Monte Carlo methods are performed, and new dedicated analysis are proposed. These last results are not confined to the NMSSM and can be interpreted in a wide class of models.

Introduction:<br />Dans ce chapitre d'introduction je décris les caractéristiques générales, la formation et l'évolution des différentes familles de systèmes binaires de haute énergie, ainsi que le contexte général dans lequel s'inscrit ma recherche. Je finis par les grandes questions actuelles, et par la description de l'originalité de mes travaux de recherche. <br /><br />Microquasars: <br />Je présente un exposé synthétique de la recherche passée, présente et future sur les microquasars et les jets, et je vais montrer que les microquasars, c'est-à-dire les sources galactiques présentant des jets, sont parmi les meilleurs laboratoires d'étude des phénomènes de haute énergie et de physique des particules. Je vais tout d'abord rappeler l'analogie avec les quasars, puis je me concentrerai sur l'un des meilleurs représentants des microquasars, probablement l'archétype: l'astre GRS 1915+105. Je présenterai les phénomènes d'accrétion et d'éjection s'y produisant, en montrant que seule une approche multi-longueur d'onde permet une meilleure compréhension des phénomènes ayant lieu au sein de ces sources. Puis, je présente les jets à différentes échelles: les jets compacts, les jets à large échelle, ainsi que les interactions entre les éjections et le milieu environnant. Je finis cet exposé en montrant que les microquasars sont de bons candidats pour être des astres émetteurs d'astroparticules: photons de très haute énergie, rayons cosmiques et neutrinos. <br /><br />Sources INTEGRAL: <br />Un nouveau type de sources de rayons X a été découvert par l'observatoire INTEGRAL, dont la nature est révélée par des observations multi-longueurs d'onde. Parmi ces systèmes binaires de haute énergie, deux classes distinctes apparaissent. La première classe est constituée d'astres de haute énergie intrinsèquement obscurcis, dont IGR J16318-4848 semble être un représentant extrême. La seconde classe est peuplée d'astres nommés ``Transitoires rapides de rayons X à supergéante'' (``Supergiant Fast X-ray Transients'', SFXTs), dont IGR J17544-2619 semble être l'archétype. Je décris d'abord dans ce chapitre des observations en rayons X permettant une localisation précise de sources INTEGRAL, avant de présenter une étude multi-longueurs d'onde, en me focalisant sur les observations de l'optique à l'infrarouge moyen, d'un échantillon d'une vingtaine de sources INTEGRAL, incluant IGR J16318-4848 et IGR J17544-2619. Cette étude consiste tout d'abord en une astrométrie précise, une photométrie et une spectroscopie en optique et en infrarouge proche de ces objets, montrant la prédominance des systèmes binaires de grande masse contenant des supergéantes. Puis, je montre que dans le cas des sources obscurcies IGR J16318-4848, IGR J16195-4945 et IGR J16358-4726, les observations en infrarouge moyen suggèrent la présence de matériau absorbant (poussière et/ou gaz froid) entourant le système binaire dans son ensemble. Ce chapitre se termine par une discussion sur la nature des sources INTEGRAL en général, et de la distinction entre sources absorbées et SFXTs. <br /><br />Conclusion:<br />Ce qui a été accompli dans la compréhension des systèmes binaires de haute énergie, ce qu'il reste à faire dans ce domaine, et les questions importantes qui nécessitent d'être résolues, et qui vont occuper mon temps dans les années à venir... Ce chapitre est divisé en trois parties. Dans la première, j'aborde les questions liées aux population de sources Galactiques prises en tant que tout, et comment elles peuvent permettre de mieux comprendre les systèmes binaires de haute énergie. Dans la deuxième, je me concentre sur l'étude de la formation et de l'évolution des systèmes binaires de haute énergie en tant que tels, et sur les phénomènes présents dans ces systèmes. Dans la troisième, je détaille un projet qui me tient à coeur, et qui regroupe les deux précédents: la distinction entre progéniteurs d'étoiles à neutron et de trous noirs.

La thèse est consacrée à l’étude de la diffraction en utilisant le détecteur ATLAS auprès du LHC. Après Une courte introduction à la physique diffractive incluant la diffraction « dure » et « molle », nous présentons la production diffractive exclusive qui est particulièrement intéressante pour produire des jets et le boson de Higgs. Le mécanisme décrit par le formalisme de Khoze Martin et Ryskin et celui de CHIDe sont décrits en détail. Les sources d’incertitude dans la description théorique sont encore importantes et une nouvelle mesure de la section efficace de production exclusive de jets au LHC permettra de réduire l’incertitude de la production diffractive de boson de Higgs à un facteur 2 à trois. La mesure de la production exclusive de pions pp ! p_+_−p permet de contraindre les modèles de manière plus précise en utilisant les détecteurs ALFA, qui sont utilisés dans l’expérience ATLAS pour la détection de protons diffusés dans les interactions élastiques et diffractives. Les détecteurs AFP décrits dans la dernière partie de la thèse, mesurant les protons dispersés après interaction diffractive sont présentés. Ils permettent d’étendre le programme de physique d’ATLAS, avec en particulier, la production centrale diffractive de boson W, ce qui rend possible une meilleure compréhension de la nature des échanges diffractifs. / The thesis is devoted to the study of diffractive physics with the ATLAS detector at the LHC. After a short introduction to diffractive physics including soft and hard diffraction, we discuss diffractive exclusive production at the LHC whichis particularly interesting for Higgs and jet production. The QCD mechanism described by the Khoze Martin Ryskin and the CHIDe models are elucidated in detail. The uncertainties on these models are still large and a new possible exclusive jetmeasurement at the LHC will allow to reduce the uncertainty on diffarctive Higgs boson production to a factor 2 to 3. An additional measurement of exclusive pion production pp ! p_+_−p allows to constrain further exclusive model relying on theuse of the ALFA stations, which are used in the ATLAS Experiment for detection of protons scattered in elastic and diffractive interactions. In the last part of the thesis, the AFP detectors, aiming at measuring the protons scattered in diffractive interactions, are presented. They allow to extend substantially the ATLAS physics programme. In particular, the study of the central diffractive W boson production process makes possible a better determination of the nature of diffractive exchanges.