L’expérience ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus), collaboration de plus de 3000 scientifiques dans le monde, mène des recherches auprès du grand collisionneur de hadron (LHC). Celui-ci a produit des collisions de faisceaux de protons à une énergie dans le centre de masse de 7 TeV en 2011 et 8 TeV en 2012, période appelée Run1 et représentant 20.3 fb−1 de luminosité intégrée, puis en 2015 et 2016 à 13 TeV pour le Run 2 avec 36.1 fb−1. Le détecteur généraliste ATLAS a un riche potentiel de mesures précises du Modèle Standard (SM) et de recherche de phénomènes de nouvel physique. Deux analyses de physiques sont ici présentées. La première consiste à rechercher dans les données Run 1 la production de tri-bosons, W±W±W∓, se désintégrant totalement ou partiellement en leptons et à étudier le couplage de jauge quartique anormal (aQGC). Le nombre d’événements observés est en accord avec les prédictions du SM. La limite supérieure observée à 95% CL sur la section efficace W±W±W∓ SM est de 730 fb avec une limite attendue de 560 fb en l’absence de production W±W±W∓. La deuxième analyse présentée est la recherche du boson de Higgs doublement chargé effectuée sur les données du Run 2. Ce boson est prédit par un modèle qui prolonge le SM pour permettre des neutrinos massif. Ce modèle introduit plusieurs bosons de Higgs dont l'un est le H±±. Le cas où ce dernier se désintègre en bosons W avec un état final à deux leptons de même charge est plus particulièrement étudié. Le bruit de fond total estimé est en accord avec les données et aucun excès significatif n’est observé. Des limites supérieures sont déduites et le modèle considéré est exclus à 95% CL pour MH±± < 220 GeV. / The ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus) experiment, a collaboration of more than 3,000 scientists worldwide, is conducting research at the Large Hadron Collider (LHC). It produced proton beam collisions at an energy in the center of mass of 7 TeV in 2011 and 8 TeV in 2012, period called Run1 and representing 20.3 fb-1 of integrated luminosity, then in 2015 and 2016 at 13 TeV for Run 2 with 36.1 fb-1. The ATLAS general purpose detector has a rich potential for accurate Standard Model (SM) measurements and the search for new physics phenomena. Two physics analyzes are presented here. The first is to search the Run 1 data for tri-bosons production, W ± W ± W∓, totally or partially decayed into leptons and to study abnormal quartic gauge coupling (aQGC). The number of observed events is consistent with the SM predictions. The observed upper limit at 95% CL on the W ± W ± W∓ SM cross section is 730 fb with an expected limit of 560 fb in the absence of W ± W ± W∓ production. The second analysis presented is the search for the doubly charged Higgs boson carried out on the Run 2 data. This boson is predicted by a model that extends the SM to allow massive neutrinos. This model introduces several Higgs bosons, one of which is the H ±±. The case where this latter decays in bosons W with a final state with two leptons of the same charge is more particularly studied. The estimated total background is in agreement with the data and no significant excess is observed. Upper limits are deduced and the model considered is excluded at 95% CL for MH ±± <220 GeV.

Le travail scientifique présenté dans cette thèse s’appuie sur des collisions proton proton, à 13 TeV dans le centre de masse, produite par le grand collisionneur de Hadron (LHC) et enregistrées entre 2015 et 2017 par le détecteur ATLAS. Après une brève introduction sur le programme de physique du LHC, le premier chapitre donne un aperçu complet du contexte et des motivations théorique. Ensuite une description complète du détecteur ATLAS et plus généralement de l’ensemble expérimental est donnée. Le troisième chapitre traite d’une des mesures des performances du calorimètre électromagnétique ATLAS, à savoir l’étude des efficacités identification électronique à l’aide de W se désintégrant en électrons et neutrinos.Dans les chapitres suivants, le coeur de cette thèse, la recherche et l’étude de la production associée de boson de Higgs avec une paire de quark top, appelée production ttH, est traitée dans le schéma du modèle Standard et au-delà. L’observation de la production ttH avec le détecteur ATLAS a été récemment annoncée en 2018 et représente une étape importante pour le domaine de la physique des hautes énergies. Afin d’élargir le spectre de cette analyse tth au-delà du SM, cet état final du canal 4L a aussi été étudié dans le cadre de la recherche de bosons de Higgs doublement chargés se désintégrant en W$^{\pm}$W$^{\pm}$, H$^{\pm \pm} \rightarrow $ W$^{\pm}$W$^{\pm}$. En conclusions, les perspectives sur les futurs résultats scientifiques dans le modèle Standard (SM) ainsi que au-delà de SM (BSM) qui pourraient être atteint en utilisant les statistiques complètes des Run1 et Run2 combinés sont donnés. / The scientific work presented in this thesis is based on proton proton collision produced, at 13 TeV in the center of mass, created by the Large Hadron Collider (LHC) and recorded between 2015 and 2017 by the ATLAS detector.After a short introduction on the physics program at LHC, the first chapter gives a comprehensive overview of the theoretical context and motivation. Then a complete description of the ATLAS detector and more generally the experimental setup is given with a highlight on the different physics objects used in this research.The third chapter is dealing with a measure of the performances of the ATLAS electromagnetic calorimeter, namely the study of the electron identification efficiencies using W decaying into electrons and neutrinos events.In the following chapters, the core of this thesis work, the search and study of the associated Higgs boson production with top quark pair, so-called ttH production, within the Standard Model schema and beyond is treated. The observation for ttH production with the ATLAS detector recently announced in 2018 represents a significant milestone for the High-Energy Physics field. In order to broaden the spectrum of this ttH analysis beyond the SM, this 4L channel final states was also studied in the context of the search for doubly charged Higgs boson decaying into W±W±, H±±→W±W±.In conclusions, future prospects in Standard Model (SM) as well as Beyond SM (BSM) scientific results that could be reached using the full Run1 and Run2 combined available statistics are given.