Les cellules lymphoïdes innées de groupe 3 (ILC3) contribuent activement à l’homéostasie intestinale par leur production d’Interleukin-22 (IL-22). Ces ILC3 regroupent 2 sous-populations majeures, les LTi (« Lymphoid Tissue inducer »), caractérisées par l’expression du récepteur au chimiokine CCR6, et les ILC3 exprimant le facteur de transcription (FT) T-bet, qui comprennent une population positive pour le marqueur de surface NKp46, récepteur originalement utilisé pour identifier les ILC de groupe 1 (ILC1). Les ILC1 jouent un rôle prépondérant dans la réponse aux pathogènes intracellulaires et anti-tumorale. Jusqu’à présent, trois populations majeures composent les ILC1 : les lymphocytes cytotoxiques Natural Killer (NK ou ILC1b), qui dépendent largement du FT Eomes et expriment l’intégrine CD49b ; les ILC1 hépatiques et intestinaux, qui dépendent du FT T-bet et expriment CD49a (ILC1a) ; et une population CD49a+ et DX5+ indépendante du FT Nfil3 localisée dans les glandes salivaires ou l’utérus (ILC1ab). Mes travaux visent à comprendre la biologie des ILC exprimant NKp46, ainsi que les facteurs impliqués dans leur développement, leur maturation et leur fonction. La majeure partie de ma thèse se concentre sur les NKp46+ ILC3. Premièrement, nous démontrons un rôle majeur pour le récepteur aux chimiokine CXCR6 dans la localisation des NKp46+ ILC3 dans les villi de la lamina propria intestinale (Satoh-Takayama et al. 2014). Deuxièmement, j’ai mis en évidence que NKp46+ ILC3 pouvait perdre l’expression de NKp46 (Verrier et al. 2016). Déclenchée par le TGFβ, cette perte d’expression est associée à une plus forte capacité à produire de l’IL-22, mais aussi à l’acquisition de marqueurs identifiant les LTi (CCR6, MHC-II), démontrant ainsi la plasticité des NKp46+ ILC3. Enfin, en collaboration avec le groupe de Rachel Golub, nous avons confirmé le rôle présumé de la molécule Notch dans cette plasticité (Chea et al. 2016). Dans ce manuscrit, je discuterai du développement et de l’hétérogénéité des ILC3, ILC1a, ILC1b et ILC1ab. L’ensemble de mes résultats soutient une vision dynamique de la biologie des ILC reflétant l’adaptation de ces cellules effectrices face à leur environnement. En caractérisant les différents acteurs impliqués dans ce processus dynamique, mes travaux pourront servir au développement de thérapies visant à contrôler l’équilibre entre ces différentes populations dans divers pathologies comme le cancer, les infections virales, ou encore les maladies intestinales / Group 3 Innate Lymphoid cells (ILC3) actively maintain mucosal homeostasis through the production of Interleukin-22 (IL-22). ILC3 encompass 2 major populations, LTi (« Lymphoid Tissue inducer »), characterized by the expression of the chemokine receptor CCR6, and ILC3 that express the transcription factor T-bet, which include a population expressing the surface marker NKp46, a receptor originally used to identify group 1 ILC (ILC1). ILC1 plays a major role in the defense against intracellular pathogens and anti-tumoral responses. Three major ILC1 populations have been identified: the cytotoxic lymphocytes « Natural Killer » (NK or ILC1b), which largely rely for on the transcription factor Eomes their generation and express the integrin CD49b; hepatic and intestinal ILC1 that depends on the T-bet transcription factor and express CD49a (ILC1a); and a population that expresses CD49a and CD49b (ILC1ab) and populates the salivary gland and the uterus, which is independent of the transcription factor Nfil3. My work aimed to understand the biology of NKp46 expressing ILC, as well as factor involved in their development, maturation and function. The major part of my work focuses on NKp46+ ILC3. First, we demonstrate a major role for the chemokine receptor CXCR6 in their localisation in the lamina propria villi (Satoh-Takayama et al. 2014). Second, I showed that NKp46+ ILC3 could lose NKp46 expression (Verrier et al. 2016). Induced by TGFβ, this loss of expression was associated with higher IL-22 production and by the acquisition of markers identifying LTi (CCR6, MHC-II), demonstrating NKp46+ ILC3 plasticity. Finally, in collaboration with Rachel Golub’s group, we confirmed a putative role for Notch-signaling in this plasticity (Chea et al. 2016). In this manuscript, I will discuss the development and the heterogeneity of ILC3, ILC1a, ILC1b and ILC1ab. All the results I generated support a dynamic vision of ILC biology, which reflects how they adapt in response to environmental cues. By characterizing the different actors involved in this dynamic process, my work could be used to design therapies aiming at controlling the equilibrium between these different populations in diverse pathologies such as cancer, viral infection, or intestinal diseases

L'International Linear Collider (ILC) est un projet de futur collisionneur électron positron opérant à une énergie nominale dans le centre de masse de 500 GeV. Il fera des mesures de précision, par exemple d'un boson de Higgs léger qui pourrait être bientôt découvert au Large Hadron Collider. Les détecteurs de l'ILC prévus à cet effet seront composés de calorimètres à haute granularité.Cette thèse présente l'étude de la réponse d'un calorimètre électromagnétique silicium tungstène hautement granulaire (ECAL SiW) ainsi que l'étude de la production du quark top à l'ILC.Le prototype d'un ECAL SiW développé par la collaboration CALICE a été testé sous faisceaux de particules chargées au FNAL en Mai et Juillet 2008. Après avoir sélectionné des pions chargés négativement et entrant dans le ECAL, sa haute granularité est mise à profit pour introduire une classification en quatre types d'événements, afin de décrire des interactions hadroniques.Des modèles de dimensions supplémentaires expliquent l'anomalie AFBb du LEP par une modification des couplages des quarks de troisième génération au boson Z. Ces effets motivent l'étude de la désintégration semileptonique des paires de quarks top, effectuée ici au moyen d'une simulation complète du détecteur ILD proposé pour l'ILC à une énergie dans le centre de masse de 500GeV pour une luminosité intégrée L = 500 fb-1. Les performances de ce détecteur permettent d'atteindre des efficacités de sélection de plus de 70% avec une pureté meilleure que 95%. Cela se traduit par une précision relative d'environ 1% sur l’asymétrie gauche-droite de la production du quark top ALR ainsi que sur l'asymétrie avant-arrière du quark top AFBt dans le cas où les électrons sont polarisés à 80% et pas les positrons. Les incertitudes relatives sur les couplages gauche et droit du quark top au boson Z peuvent aller jusqu'à 0.9% et 1.5%. / The International Linear Collider (ILC) is a proposed e+e- collider with a center-of-mass energy of 500 GeV or more, aimed at precision measurements, e.g. of a light Higgs boson that could be discovered soon at the Large Hadron Collider. Its detectors foresee the use of fine grained calorimeters to achieve the desired precisions.This thesis presents the study of the response to hadrons of a highly granular silicon-tungsten electromagnetic calorimeter (SiW ECAL), and the study of top quark pair production at the ILC.The SiW ECAL prototype developed by the CALICE collaboration was tested with beams of charged particles at FNAL in May and July 2008. After selecting single negatively charged pions entering the ECAL, its fine granularity is used to introduce a classification among four types of events, used to describe hadronic interactions.Motivated by extra-dimensional models which may explain the AFBb LEP anomaly by modifying the couplings of third generation quarks to the Z boson, the semileptonic decay of the top quark is studied with a full simulation of the proposed ILD detector for the ILC at center-of-mass energy of 500 GeV and integrated luminosity of 500 fb-1. Detector performances permit to reach efficiencies larger than 70% in finding those events with purity larger than 95%. This translates into a relative accuracy of about 1% on both the left-right asymmetry of top production ALR and the top forward-backward asymmetry AFBt with electrons polarized at 80% and no polarization of the positrons. The relative uncertainties in the left and right couplings of the top quark to the Z boson could be as good as 0.9% and 1.5%.

Der zukünftige Linearbeschleuniger (International Linear Collider - ILC) wird für die Teilchenforschung im Energiebereich bis zu einem Tera-Elektronenvolt (TeV scale) entwickelt. In dieser Arbeit wird der Entwurf des inneren Vorwärtsbereichs (Very Forward Region) eines Detektors füur diesen Beschleuniger beschrieben. Das Beam-Kalorimeter - eines der zwei elektromagnetischen Kalorimeter, die hier angeordnet sind - ist Gegenstand dieser Arbeit. Das Beam-Kalorimeter muss eine gute Hermetizität für hochenergetische Elektronen, Positronen und Photonen bis hinab zu sehr kleinen Polarwinkeln gewährleisten. Es dient für die schnelle Strahldiagnose und als Abschirmung des inneren Detektors gegen rückgestreute Beamstrahlungsreste und Synchrotronstrahlung. Als eine mögliche Technologie für das Beam-Kalorimeter wird eine Sandwich-Anordnung aus Diamantsensoren und Wolfram- Absorberplatten betrachtet. Es werden detaillierte Simulationen einer solchen Anordnung durchgeführt. Die Nachweiseffektivität und die Energie- sowie Winkelauflösung für elektromagnetische Schauer werden untersucht. Im Ergebnis der Simulationsrechnungen wird nachgewiesen, dass die vorgeschlagene Anordnung die Anforderungen an ein Beam-Kalorimeter erfüullt. Zusätzlich werden Untersuchungen an polykristallinem Diamantmaterial, hergestellt mittels Abscheidung aus der Dampfphase (Chemical Vapour Deposition - CVD), durchgeführt, um dessen Eigenschaften als Sensormaterial für ein Beam-Kalorimeter zu ermitteln. Die Ergebnisse der Messungen von Mustern verschiedener Hersteller werden dargestellt diskutiert. / The International Linear Collider (ILC) is being designed to explore particle physics at the TeV scale. The design of the Very Forward Region of the ILC detector is considered in the presented work. The Beam Calorimeter - one of two electromagnetic calorimeters situated there - is the subject of this thesis. The Beam Calorimeter has to provide a good hermeticity for high energy electrons, positrons and photons down to very low polar angles, serve for fast beam diagnostics and shield the inner part of the detector from backscattered beamstrahlung remnants and synchrotron radiation. As a possible technology for the Beam Calorimeter a diamond-tungsten sandwich calorimeter is considered. Detailed simulation studies are done in order to explore the suitability of the considered design for the Beam Calorimeter objectives. Detection efficiency, energy and angular resolution for electromagnetic showers are studied. At the simulation level the diamond-tungsten design is shown to match the requirements on the Beam Calorimeter performance. Studies of polycrystalline chemical vapour deposition (pCVD) diamond as a sensor material for the Beam Calorimeter are done to explore the properties of the material. Results of the measurements performed with pCVD diamond samples produced by different manufacturers are presented.

Zusammenfassung: In dieser Arbeit wird die Möglichkeit untersucht, am e+e- und am gamma-gamma Collider mittels einer Monte Carlo Methode supersymmetrische Signaturen zu entdecken. Im Wesentlichen wurde sich auf den Nachweis von Myonen konzentriert. Zuerst wird der Nachweis von R-Smyonen in e+e- Kollisionen untersucht, der die Grundlage zur Bestimmung der R-Smyonen Masse ist. Es stellte sich heraus, dass eine statistische Unsicherheit von 0.11 GeV erreicht werden kann. Unter Annahme der Realbedingungen am ILC Photon Collider wurde eine Studie durchgeführt, die den Nachweis von R-Smyonen und L-Smyonen Paaren bei Schwerpunktsenergien von energie e-e- = 0.5 und 0.6 TeV beinhalted. Die Simulation ergab, dass ein statistischer Fehler für die Verzweigungsverhältnisse L-Smyonen -> Myonen + Neutralino1 von 0.98% und L-Smyonen -> Myonen + Neutralino2 von 3.97% erreicht werden kann. Um die Monte Carlo Ergebnisse beurteilen zu können, wurde eine Methode benutzt, die auf einem multidimensionalen Fit basiert, um den Einfluss der Messungen der Verzweigungsverhältnisse auf die Genauigkeit der SUSY Parameter abzuschätzen. Weiterhin wird die Möglichkeit untersucht, schwere Neutralinos wie Neutralino2 über den Nachweis von Myonen+ Myonen- Neutralino1 Myonen+ Myonen- Neutralino1 und e+ Myonen- Neutralino1 e- Myonen+ Neutralino1. Endzuständen, produziert in gamma-gamma Kollisionen, zu identifizieren. Diese Studie verdeutlicht, dass der Photon Collider, im Gegensatz zu Lepton Collidern, eine aussergewöhnliche Datenmenge für diese Topologie bieten wird. Es stellte sich heraus, dass die aus den Energieverteilungen der Leptonen im Endzustand gewonnene Information ausreicht, um das supersymmetrische Signal zu identifizieren. Aus den Streudiagrammen der invarianten Masse wurde die Massendifferenz der supersymmetrischen Teilchen in den Kaskaden bestimmt. Es wird gezeigt, dass die Neutralino2 Masse und die Massendifferenzen Masse(Neutralino2)- Masse(Neutralino1) und Masse(L-Smyonen) - Masse(R-Smyonen) gut abgeschätzt werden können. Weitere potentielle Quellen der innnewohnenden systematischen Fehler werden diskutiert. / Abstract: In this thesis, the potential to discover supersymmetric signatures in both e+e- and gamma-gamma colliders evaluated with a Monte Carlo analysis, is discussed. The analysis was focused on the detection of muons, essentially. First, we study the detection of R-smuons in e-e+ collisions, whose purpose is the measurement of the smuon mass. It was found that an uncertainty of 0.11 GeV (stat) can be achieved. Under the assumption of the real conditions of the ILC photon collider, a study covering the detection of R-smuons and L-smuons pairs for a center-of-mass energy of e-e- = 0.5 and 0.6 TeV was performed. According to the simulation, a statistical error for the branching ratios of L-smuon -> muon neutralino1 of 0.98% and L-smuon -> muon + neutralino2 of 3.97% can be reached. In order to judge the Monte Carlo results, we have used a technique based on a multidimensional fit to evaluate the impact of the branching ratio measurements on the precision of the SUSY parameters. Furthermore, the possibility of identifying heavy neutralinos such as neutralino2 via detection of the muon+ muon- neutralino1 muon+ muon- neutralino1 and muon- e+ neutralino1 muon+ e- neutralino1 final states produced in gamma-gamma collisions, was explored. This study reveals that the photon collider will provide a remarkable amount of data for this topology, contrary to lepton colliders. Information acquired from energy distributions of final state leptons turns out to be enough to identify the supersymmetric signal. From the invariant mass scatter plots the mass difference of the supersymmetric particles involved in the cascades is determined. It is shown that the neutralino2 mass and the mass difference between neutralino2 and neutralino1 and L-smuon and R-smuon can be quite well estimated. Further potential sources of inherent systematic errors, are discussed.

La polarité apico-basale des cellules épithéliales est maintenue au niveau cellulaire par l’implication de plusieurs complexes protéiques, PAR, SCRIBBLE et CRUMBS, et par l’intégrité des jonctions serrées et adhérentes. La polarité apico-basale est essentielle au bon déroulement des processus de division, d’apoptose et de migration cellulaire, et de nombreuses études montrent que les perturbations de la polarité interviennent dans la progression tumorale. Notre travail a porté sur la recherche d’anomalies biologiques modifiant la polarité apico basale et l’adhésion cellulaire dans les carcinomes mammaires. Nous avons choisi d’étudier deux types spéciaux de carcinomes mammaires infiltrant, dont le phénotype suggère l’existence d’altérations spécifiques de ces processus biologiques: le type lobulaire (ILC) et le type micropapillaire (IMPC). Ces études ont été menées par des analyses combinées phénotypiques, transcriptomiques et génomiques comparatives, par rapport à un groupe de carcinomes mammaires sans autre spécificité (IC-NST).Les carcinomes lobulaires sont caractérisés par les altérations du complexe E cadhérine/ caténine et leur capacité de dissémination métastatique. Nous avons montré qu’ils présentent également une sous-expression de la protéine du complexe PAR, PAR-3, associée à des altérations des gènes impliqués dans l’adhésion cellulaire (ADAM12, LOXL2), l’interaction cellule-matrice extracellulaire (MMP11, COL11A1, etc…) et l’invasion (ACTR2, PAK1). Des défauts quantitatifs des constituants de la matrice extracellulaire ont également été mis en évidence. Nous avons, ainsi, pu établir une signature transcriptomique spécifique de cette entité tumorale, en accord avec les caractéristiques morphologiques observées. Les carcinomes micropapillaires présentent une polarité anormale caractérisée par des marqueurs apicaux positionnés vers la matrice extracellulaire ou absents, la perte de l’orientation de la protéine golgienne GM130, des anomalies des jonctions serrées (occludine) et des protéines du complexe PAR (CDC42 et aPKC). Au niveau génomique, nous avons mis en évidence des mutations somatiques de gènes impliqués dans la régulation de la polarité (DNAH9, FOXO3) et de la ciliogenèse (BBS9, BBS12, SEC63), l’organisation du cytosquelette (HSP90B1, UBR4, ZFYVE26) et la motilité (FMN2). Au niveau transcriptomique, une nette perturbation des gènes impliqués dans l’adhésion cellule cellule, cellule-matrice extracellulaire et l’angiogenèse est observée. Les IMPC présentent également une surexpression spécifique d’une protéine du complexe CRUMBS, LIN7A. Nous avons établi un modèle in vitro et avons montré que LIN7A est un puissant perturbateur de la polarité apico basale. Sa surexpression dans la lignée MCF10A cultivée en 3D induit la formation d’acini multilobés, à forte capacité proliférative et sans lumière centrale. Cette absence de lumière centrale est due à une inhibition de l’apoptose. Les cellules MCF10A-LIN7A présentent également une capacité accrue de croissance en suspension, témoignant d’une résistance à l’anoïkis. Cette résistance est due, entre autre, à une diminution de la phosphorylation de la protéine p38. Cette description approfondie des altérations biologiques de types spéciaux de carcinomes mammaires doit permettre à moyen terme de proposer une prise en charge plus spécifique des patientes, grâce à l’identification de nouvelles possibilités thérapeutiques ou à une stratégie de désescalade thérapeutique. / Apicobasal polarity is maintained by the combined action of several protein complexes – PAR, SCRIBBLE and CRUMBS – together with the structural organisation of adherent and tight junctions. Apicobasal polarity is important for the regulation of cell division, apoptosis and cell migration, and several studies show that disruption of cell polarity is involved in tumour progression. Our work focused on the biological mechanisms responsible for the altered apicobasal polarity and cell adhesion observed in breast cancers. To do so, we studied two types of breast carcinomas – invasive lobular carcinoma (ILC) and invasive micropapillary carcinoma (IMPC) – whose morphology suggests specific alterations of these cell processes. Our approach combined genomic, transcriptomic and phenotypical comparative analyses, using a group of invasive carcinomas not special type (IC-NST) as control.Lobular carcinomas are generally characterized by alterations of the E cadherin/ catenin complex and their ability to disseminate. We have shown that they also present a downregulation of PAR-3, a protein of the PAR complex, associated with deregulation of genes involved in cell adhesion (ADAM12, LOXL2), cell-extracellular matrix interactions (MMP11, COL11A1, etc…) and invasion (ACTR2, PAK1). Quantitative defects in components of the extracellular matrix were also observed. We have thus been able to establish a transcriptomic signature for this tumour entity, in agreement with the phenotypical observations.Micropapillary carcinomas show an abnormal polarity characterized by the absence of apical markers or their localization at the inverted apical pole, the loss of Golgi protein GM130 correct orientation and abnormal expression or localization of occludin (tight junctions), CDC42 and aPKC(PAR complex proteins). At the genomic level, we have identified somatic mutations in genes involved in polarity (DNAH9, FOXO3) and ciliogenesis regulation (BBS9, BBS12, SEC63), cytoskeleton organisation (HSP90B1, UBR4, ZFYVE26) and motility (FMN2). At the transcriptomic level, we observed deregulation of genes involved in cell-cell, cell-extracellular matrix adhesion and angiogenesis. IMPC also demonstrate the specific overexpression of a protein of the CRUMBS complex, LIN7A. We established an in vitro model and showed that LIN7A is an efficiently modifier of MCF10A’s polarity. Its overexpression in MCF10A cells cultured in 3-D conditions induces the formation of proliferating multi-lobar acini with no central lumen. This absence of a central lumen is due to an inhibition of apoptosis. MCF10A-LIN7A cells also show an increased ability to grow in suspension, indicating resistance to anoikis. This resistance seems to be linked to a decrease of p38protein’s phosphorylation.This detailed description of biological alterations in special types of breast carcinomas will contribute to more specific treatments provided to the patients, through the identification of new therapeutic targets or therapeutic strategies.

Il existe différents groupes de cellules lymphoïdes innées (ILC) qui ont été caractérisées en fonction des facteurs de transcriptions indispensables à leur différenciation et des cytokines qu’elles sécrètent. Les ILC1, dont font partie les cellules Natural Killer (NK), expriment T-bet et produisent de l’IFN-γ. Les ILC2 sont caractérisées par GATA-3 et sécrètent de l’IL-5 et de l’IL-13. Quant aux ILC3, elles ont été identifiées par leur sécrétion d’IL-17 et d’IL-22 ainsi que par l’expression de RORγt.Mon travail de thèse m’a amené à étudier différents aspects de la biologie des cellules NK et ILC3 : leur tolérance, leur homéostasie et leur plasticité.Les cellules NK jouent un rôle dans l’élimination de cellules cancéreuses et des cellules infectées par des bactéries et des virus. J’ai mis en évidence le rôle de la phosphatase SHP-1 (Src homology region 2 domain-containing phosphatase-1) dans les mécanismes de tolérance et d’activation des cellules NK. J’ai également montré que la protéine anti-apoptotique Bcl2 (B-cell lymphoma 2) est importante pour l’homéostasie des cellules NK. Seules les cellules en cycle cellulaire peuvent compenser l’absence de Bcl2, notamment du fait de l’augmentation de l’expression d’une autre protéine anti-apoptotique, Mcl1 (Myeloid Cell Leukemia 1). Les ILC3 sont des cellules principalement localisées dans l’intestin et qui peuvent être classées en différents groupes en fonction des marqueurs qu’elles expriment. J’ai montré qu’il existe une plasticité entre les différentes populations d’ILC3, et que cette plasticité est régulée par des facteurs environnementaux tel que le TGF-β et le ligand de Notch, DL1. / There are three groups of innate lymphoid cells (ILC), defined notably by the transcriptions factors essential to their differentiation and their cytokines secretion. ILC1, including natural killer (NK) cells, express T-bet and secrete IFN-γ. ILC2 are characterized by GATA3 expression and the production of IL-5 and IL-13. ILC3 secrete IL-17 and IL-22 and express RORγt.My PhD work dealt with different aspects of NK cells and ILC3: their tolerance, homeostasis and plasticity.NK cell are involved in killing tumor cells and bacteria- or virus-infected cells. I found that the phosphatase SHP-1 (Src homology region 2 domain-containing phosphatase-1) has a role in NK cell tolerance and activation.I also showed that the anti-apoptotic Bcl2 protein (B-cell lymphoma 2) is important for NK cell homeostasis. Only cycling NK cells could compensate the Bcl2 deficiency, due to the increase expression of another anti-apoptotic protein, Mcl1 (Myeloid Cell Leukemia 1).ILC3 are mainly located in the gut and are classified in different groups, depending on the markers that they expressed. I showed that there is plasticity between ILC3 populations and that this plasticity is regulated by environmental factors, including TGF-β and the Notch ligand, DL1.

Cette thèse présente des études pour l’International Linear Collider (ILC), un collisionneur électron-positron linéaire avec une énergie nominale dans le centre de masse de 250 GeV à 500 GeV. Les données analysées ont été enregistrées avec le prototype physique CALICE d’un calorimètre électromagnétique silice-tungstène (Si-W ECAL) à FermiLab en 2008. Au cours de cette thèse, un algorithme de recherche de traces a été développé, qui trouve des traces secondaires dans les événements hadroniques enregistrés par le prototype Si-W ECAL. Cet algorithme révèle des détails sur les interactions hadroniques dans le volume du détecteur et les résultats sont comparés avec des simulations basées sur le GEANT4 toolkit. Les recherches indirectes de nouvelle physique nécessitent une haute précision sur les mesures des paramètres de Modèle Standard. Théories de la physique au-delà de Modèle Standard, comme théories de dimensions supplémentaires ou modèles composite, impliquent des modifications des couplages électrofaibles des quarks lourds, top et bottom. La deuxième partie de la thèse est une étude de simulation complète des algorithmes de vertexing dans l’environnement ILD et la reconstruction de la charge de quark b. La reconstruction de la charge du quark bottom est essentielle pour de nombreux canaux de physique à l’ILC, particulièrement, pour les réactions e⁺e⁻ → bb̄ et e⁺e⁻ → tt̄ . L’algorithme développé améliore la performance de reconstruction de la charge du quark bottom. Les méthodes de reconstruction de la charge du quark bottom sont appliquées à l’analyse du mécanisme de production tt̄ . Cela permet d’augmenter la statistique pour l’estimation du facteur de forme électrofaible du quark top par rapport à une étude antérieure et donc de diminuer les incertitudes statistiques correspondantes. Les résultats de l’étude du détecteur permettent d’estimer la précision de l’ILC sur les couplages et les facteurs de forme électrofaibles du quark bottom. L’ILC sera capable de résoudre l’anomalie du LEP dans le processus de production bb̄. La précision de l’ILC sur le couplage droite Z⁰bb̄, un candidat majeur pour les effets de la nouvelle physique, est calculée et est au moins 5 fois mieux que celle des expériences de LEP. / This thesis presents studies for the International Linear Collider (ILC),a linear electron-positron collider with a nominal center-of-mass energy of 500 GeV. Data are analysed that were recorded with the physics prototype of the CALICE silicon-tungsten electromagnetic calorimeter (Si-W ECAL) prototype at FermiLab in 2008. During this thesis, a track-finding algorithm was developed, which finds secondary tracks in hadronic events recorded by the Si-W ECAL physics prototype. This algorithm reveals details of hadronic interactions in the detector volume and the results are compared with simulations based on the geant4 toolkit.Indirect searches of New Physics require a high precision on the measurements of the Standard Model parameters. Many Beyond Standard Model theories, like extradimentional or composite models, imply modifications of electroweak couplings of the heavy quarks, top and bottom. The second part of the thesis is a full simulation study of vertexing algorithms in the ILD environment and the reconstruction of the b-quark charge. The b-quark charge reconstruction is essential for many physics channels at the ILC, particularly, for the e+ e− → bb̄ and the e+ e− → tt̄ channels. The developed algorithm improves the b-quark charge reconstruction performance.The b-quark charge reconstruction methods are applied to the tt̄ production process. This allows to increase statistics for the top quark electroweak form factor estimation w.r.t an earlier study and thus to decrease corresponding statistical uncertainties.The results of the detector study allow for an estimation of the ILC precision on the b-quark electroweak couplings and form factors. The ILC will be able to resolve the LEP anomaly in the bb̄ production process. The ILC precision on the right-handed Z⁰bb̄ coupling, a prime candidate for effects of new physics, is calculated to be at least 5 times better than theLEP experiments.

L’intestin des mammifères est colonisé par une dense communauté microbienne avec lequel il a établi, au cours d’une longue co-évolution, des relations mutualistes. Ces relations, bien qu’essentiellement basées sur des avantages métaboliques permettent également la maturation complète du système immunitaire, dont le développement est initié in utero par un programme génétique. Chez la souris, seule la SFB a été décrite comme présentant un fort pouvoir immunostimulant permettant la coordination d’un large panel de réponses immunes, notamment IgA et Th17 dont le site d’induction préférentiel serait les plaques de Peyer. La première partie de ma thèse a contribué à la finalisation de travaux consacrés à l’étude des caractéristiques des réponses IgA et Th17 induites par SFB. Nous avons ainsi mis en évidence la capacité de la SFB à stimuler la maturation post-natale de follicules lymphoïdes isolés et de tissus lymphoïdes tertiaires qui se substitueraient aux plaques de Peyer en tant que sites inducteurs des réponses IgA et Th17 stimulées par SFB. Cependant, ce microbiote constitue aussi une source antigénique importante pouvant représenter une menace pour l’intégrité de l’hôte. Notamment, la SFB peut provoquer une inflammation chronique délétère en périphérie de l’intestin, chez des souris prédisposées génétiquement. Cela suggère l’existence de mécanismes capables de réguler la colonisation par la SFB, afin d’éviter tout phénomènes compromettant l’intégrité physiologique de l’hôte. À l’aide de souris immunodéficientes axéniques ou seulement colonisées par SFB, nous avons pu mettre en évidence un rôle de la voie de signalisation des TLR dans le contrôle de la colonisation par SFB. Cependant, ni les peptides anti-microbiens, ni les IgA ne semblent impliqué dans le contrôle de la colonisation par SFB. / The mammalian intestine is heavily colonized by a huge microbial community. During a long coevolution process, the host has evolved mutualistic relationships with its microbiota. Thes relationships, mainly based on metabolstic advantages, also allow the full maturation of the host immune system, which development is initiated in utero by a genetic program. In mice, only SFB has been yet described to display strong immunostimulant properties allowing the coordination of a large panel of immune responses, more specifically IgA and Th17 responses, which preferential induction sites might be the Peyer's patches. The first part of my thesis contributed to complete a work dedicated to the characterization of the IgA et Th17 responses induced by SFB. We have underscored SFB capacity to stimulate the post-natal maturation of isolated lymphoid follicles and also tertiary lymphoid tissues that would substitute to Peyer's patches as inductors sites of both IgA and Th17 responses induced by SFB. However, this microbiote also constitutes a potential antigenic threat for the host integrity. Notably, the SFB could provoke chronic deleterious inflammation in peripheric compartment in genetically predisposed individuals. It suggests the establishment of highly regulated mechanisms regulating SFB colonization, to avoid compromising events for the host homeostasis. In a second part of my thesis, with the help of immunodeficient axenic mice, we have shown a role of TLR signaling pathways in the control of SFB colonization. However, antimicrobial peptides, IgA, IL-17 or IL-22 seem to be involved int eh control of SFB colonization.

Le travail développé dans cette thèse concerne un type particulier de sources de positrons utilisant le rayonnement de canalisation dans un cristal ainsi que d’autres effets cristallins observes le long des axes du cristal ; ces effets produisent un grand nombre de photons qui, à leur tour, génèrent un grand nombre de paires e+e- dans une cible amorphe. Les photons et les paires sont créés dans deux cibles différentes séparées par une certaine distance permettant l’installation d’un aimant pour dévier les particules chargées avant la cible amorphe. Une telle source est appelée source hybride de positrons ; elle a été choisie par le CERN pour le projet CLIC. Ce type de sources présente de réels avantages par rapport aux cibles conventionnelles qui ont une grande emittance ainsi qu’un niveau important de dépôt d’énergie dans la cible.Apres un rappel des phénomènes physiques qui concernent notre étude, des simulations détaillées utilisant d’une part le programme de V .Strakhovenko pour les effets cristallins et d’autre part le code GEANT4 pour la génération des positrons conduisent à une description complète pour les photons et les positrons avec, notamment, les espaces de phase longitudinal et transverse, le spectre en énergie, la distribution temporelle,.. Nous avons particulièrement insiste sur deux points : d’abord sur les dispositifs de capture des positrons -après la cible- qui sont essentiels pour avoir de bons rendements de positrons acceptes et ensuite sur la densité de l’énergie déposée dans la cible qui représente un paramètre important pour la survie des cibles. En ce qui concerne le premier point, trois dispositifs de capture ont été étudiés : le système adiabatique (AMD), le système quart d’onde (QWT) et la lentille de lithium. Pour le deuxième point qui concerne l’énergie déposée et l’échauffement de la cible, on a cherché à optimiser la densité d’énergie déposée en diminuant son maximum (PEDD) ; l’énergie moyenne déposée a aussi été optimisée en utilisant une solution spéciale pour le convertisseur : un convertisseur granulaire forme de petites sphères, comme cela avait été considéré précédemment pour les usines à neutrinos. Des résultats très prometteurs nous ont conduits à envisager la source hybride de positrons avec un convertisseur granulaire comme une solution au difficile problème d’ILC. Cette solution est étudiée moyennant une transformation des impulsions du faisceau avant la cible, comme cela avait été envisage par l’équipe du KEK. Le transport du faisceau de positrons au-delà du solénoïde a été étudié avec la première partie de l’optique quadrupolaire. / The research work carried out for this PhD is concerning a special kind of positron source using channeling radiation and other crystal effects in an axially oriented crystal to generate a high number of photons which create, subsequently, a large number of pairs in an amorphous target. Photon generation and pair creation are developing in two targets separated by some distance allowing a sweeping magnet to get off the charged particles away from the amorphous converter. Such a scheme is called an hybrid positron source and has been adopted for the CLIC baseline. This kind of sources present big advantages with respect to the conventional sources where large emittance and important heat deposition are met. After some recall on the physical phenomena of interest for our study, detailed simulations are worked out using a special program dealing with crystal effects from Prof. Strakhovenko and the GEANT4 code; these tools led to a complete description of the positron source concerning the photons from one side and the positrons, from the other side, for which the main characteristics have been determined: transverse and longitudinal phase space, energy spectrum, time distribution,…Emphasis has been put on two points: first the matching devices capturing the positrons after the target which are essential for good accepted yields and the energy deposition density which is an important question for the reliability of the targets. Concerning the former point, three matching devices have been studied and their features compared: the Adiabatic Matching Device (AMD) largely used or considered for the positron sources, the Quarter Wave Transformer (QWT) and also the Lithium lens. For the latter point, related to the energy deposition and heating of the targets, we have tried to optimize the energy deposition density lowering its maximum value (PEDD); the average heat deposition has also been optimized using special converter material in granular shape, as considered for the neutrino factories. Very promising results allowed us to consider the hybrid positron source as an alternative to the difficult case of ILC; a special scheme for the transformation of the ILC beam pulses has been used, after KEK proposition. The positron beam transport has also been studied in the first part of the positron pre-accelerator including the solenoid and the first part of the quadrupole channel.

Au cours des prochaines années les expériences au grand collisionneur de hadrons (LHC) au CERN vont explorer méticuleusement les lois fondamentales de la physique des hautes énergies à une énergie qui n'a jamais été atteinte auparavant. Afin de compléter les recherches du LHC, plusieurs projets de Collisionneur Linéaire (CL) de lepton de prochaine génération utilisant des collisions e+ – e- ont été proposé pour permettre des études de haute précision. Dans ce cadre il existe deux grands projets: le collisionneur linéaire international (ILC) pour explorer une plage d'énergie dans le centre de masse de s = 0.5 – 1 TeV et le collisionneur linéaire compact (CLIC) qui devrait fonctionner à s = 0.5 – 3 TeV. Le programme de physique du futur CL profitera grandement de collisions où les deux faisceaux seront polarisés. Cette thèse présente la source de positrons polarisés qui est un élément clef du future CL. Dans ce contexte, les différents concepts de source de positrons polarisés sont présentés en mettant en avant les principaux défis technologiques. Plus spécifiquement, le centre d'intérêt principal est sur la source de positrons Compton adoptée par CLIC comme option préférée pour l'amélioration de la future source de positrons. Dans cette source, les rayons gamma de haute énergie produits par diffusion Compton sont envoyés sur une cible où les interactions électromagnétiques produisent des positrons dans des e+ – e- . Pour améliorer l'efficacité de l'étape de production de rayons gamma, une ligne de multiples points de collisions est proposée intégrée à un linac à récupération d'énergie. Les simulations de la production de positrons, de leur capture et de leur accélération initiale permettent d'estimer l'efficacité de production de positrons et de fournir une paramétrisation simple de la source de positrons polarisés basée sur l'interaction Compton dans la perspective des besoins futurs du CL. L'option d'une source Compton basée sur un anneau de stockage appelé anneau Compton est aussi décrite. La principale contrainte de ce concept provient de la dynamique faisceaux à cause de la grande dispersion en énergie et l'augmentation de la longueur du paquet ce qui affecte le taux de production des rayons gamma. Une contribution théorique originale est présentée pour calculer la dispersion en énergie induite par la diffusion Compton. De plus, une expérience pour tester la production de rayons gamma par diffusion Compton en utilisant un système laser au fait de la technologie et développé au LAL est en cours dans le cadre du projet "MightyLaser" à l'ATF, KEK. La configuration expérimentale ainsi que les résultats principaux obtenus sont discutés en détails. Les recherches décrites dans cette thèse montrent que la source de positrons polarisés basée sur la diffusion Compton est un candidat prometteur pour la source de positrons polarisés du futur CL. Pour atteindre les performances requises des travaux supplémentaires et de la R&D sont nécessaires dans le domaine des lasers de puissance, des cavités optiques et des accélérateurs d'électrons à fort courant tels que les linacs à récupération d'énergie. / During the next few years experiments at the Large Hadron Collider (LHC) at CERN will continue to explore carefully fundamental high energy physics principles at a an energy domain which has never been reached before. Possible designs for the next-generation lepton Linear Collider (LC) based on e+–e- collisions have already been proposed to perform high precision studies complementary to the LHC. In this framework, there are two large projects: the International Linear Collider (ILC) exploring a centre-of-mass energy range of de s = 0.5 – 1 TeV and the Compact Linear Collider (CLIC) expected to operate at s = 0.5 – 3 TeV. The physics programme of the future LC will benefit strongly of colliding both polarised electron and positron beams. This thesis introduces the polarized positron source as one of the key element of the future LC. In this context, the different schemes of the polarized positron source are described highlighting the main issues in this technology. In particular, the main focus is on the Compton based positron source adopted by the CLIC as a preferred option for the future positron source upgrade. In this case, the circularly polarized high energy gamma rays resulting from Compton scattering are directed to a production target where an electromagnetic cascade gives rise to the production of positrons by e+–e- pair conversion. To increase the efficiency of the gamma ray production stage, a multiple collision point line integrated in energy recovery linac is proposed. The simulations of the positron production, capture and primary acceleration allow to estimate the positron production efficiency and provide a simple parametrization of the Compton based polarized positron source in the view of the future LC requirements. The storage ring based Compton source option, so-called Compton ring, is also described. The main constraint of this scheme is given by the beam dynamics resulting in the large energy spread and increased bunch length affecting the gamma ray production rate. An original theoretical contribution is shown to calculate the energy spread induced by Compton scattering. Moreover, an experiment to test the gamma ray production by Compton scattering using a state-of-art laser system developed at LAL has been conducted in the framework of the "MightyLaser" project at the ATF, KEK. The experimental layout as well as the main results obtained are discussed in details. The studies carried out in this thesis show that the polarized positron source based on Compton scattering is a promising candidate for the future LC polarized positron source. To attain the required performance, further developments and R&D in field of the high power laser systems, optical cavities and high current electron accelerators such as the energy recovery linacs should be pursued in the future.