Le travail de thèse porte sur l'étude de l'électronique front-end pour le télescope WFCTA (Wide Field of View Cherenkov Telescope Array,) qui est l'un des détecteurs de l’observatoire LHAASO (Large High Altitude Air shower Observatory,). Le manuscrit de thèse couvre six thèmes principaux allant de la simulation physique au développement d’un nouveau système d'acquisition de données.Tout d'abord, les principes de la physique des rayons cosmiques et de l'expérience LHAASO sont présentés donnant ainsi une introduction sur les sujets discutés dans la thèse. Des simulations ont été faites dans le but de comprendre la propagation des rayons cosmiques dans l'atmosphère et d’en déduire les caractéristiques du signal d'entrée de l'électronique. Ces simulations ont également été utilisées pour approfondir la compréhension des spécifications du télescope et de les vérifier.Un nouveau modèle de PMT a été élaboré pour être utilisé dans les simulations. Ce nouveau modèle est comparé aux autres modèles de PMT. Des modèles d’électronique pour les conceptions basées sur les composants électroniques classiques et sur l’ASIC (Application-specific Integrated Circuit) sont construites et étudiées. Ces deux solutions remplissent les spécifications du télescope WFCTA. Néanmoins, compte tenu du développement de la micro-électronique, il est proposé que l’électronique des télescopes de haute performance devrait être basée sur l’ASIC.L'ASIC sélectionné, PARISROC 2, est évalué en utilisant des bancs de tests existants. Les résultats montrent que ces bancs de tests ne peuvent pas démontrer pleinement la véritable performance de l’ASIC. Par conséquent, une carte électronique front-end prototype qui est basée sur ASIC a été conçu et fabriqué. Plusieurs modifications ont été apportées pour améliorer la performance de la nouvelle carte. Une description détaillée de ce développement est présentée dans la thèse. Un nouveau système d’acquisition de données a également été conçu pour améliorer la capacité de lecture de données dans le banc de tests de la carte front-end.Enfin, une série de tests ont été effectués pour vérifier le concept de design et pour évaluer la performance de la carte front-end. Ces résultats montrent la bonne performance générale de l'ASIC PARISROC 2 et que la carte front-end répond globalement aux spécifications de la WFCTA. Basé sur les résultats de ce travail de thèse, un nouveau ASIC, mieux adapté pour les télescopes de type WFCTA, a été conçu et est actuellement en cours de fabrication. / This thesis is focused on the study of the front-end electronics for the wide field of view Cherenkov telescope array (WFCTA), which is one of the large high altitude air shower observatory (LHAASO) detectors. The thesis manuscript covers six main topics going from the physics simulations to the implementation of a new data acquisition system. The physics of cosmic rays and the LHAASO experiment is presented giving foundation for discussion of the main topics of the thesis. Simulations were performed to understand the propagation of cosmic rays in the atmosphere and to determine the characteristics of the input signal of the electronics. These simulations allow also understand the specifications of the telescope and to verify them. A new PMT model was successfully built for both physical and electronic simulations. This new model is compared to other models and its performance is evaluated. Behavior models for the designs based on the classical electronics and application-specific integrated circuit (ASIC) were built and studied. It is shown that both solutions fit the requirements of the telescope. However, considering the development of the micro-electronics, it is proposed that the electronics of the high-performance telescopes should be based on ASIC. The selected ASIC, PARISROC 2, is evaluated by using the existing application boards. The results showed that the designs considered could not fully demonstrate the real performance of the chip. Therefore, a prototype front-end electronics board, based on PARISROC 2, was designed, implemented and fabricated. Several modifications and enhancements were made to improve the performance of the new design. A detailed description of the development is presented and discussed in the manuscript. Furthermore, a new data acquisition system was developed to enhance the readout capabilities in the front-end test bench.Finally, a series of tests were performed to verify the concept of the design and to evaluate the front-end board. The results show the good general performance of the PARISROC 2 and that this design globally meets the specifications of the WFCTA. Based on the results of this thesis work, a new ASIC chip, better adapted for telescopes such as WFCTA, has been designed and is currently being fabricated.

Depuis plus d’un siècle, les rayons cosmiques d’ultra-haute énergie (RCUHE), ayant une énergie supérieure à 1018 eV, continuent d’entretenir le mystère : Quelle est leur composition ? D’où viennent-ils ? Comment atteignent-ils de telles énergies ? Ces particules chargées, suffisamment énergétiques pour atteindre la Terre, forment des gerbes de particules secondaires via leurs interactions avec l’atmosphère dont le développement est caractéristique de la nature de la particule primaire. L’observatoire Pierre Auger, avec sa structure hybride et son gigantesque réseau de détecteurs peuvent apporter des réponses. L’étude de la composition des RCUHEs a été étudiée avec le réseau de surface de l’observatoire Pierre Auger. Cette dernière est cruciale à la fois pour comprendre les interactions hadroniques, qui constituent le développement des gerbes, et pour identifier leurs sources. Cela peut également aider à comprendre l’origine de la coupure spectrale aux plus hautes énergies : s’agit-il de la coupure GZK ou à l’extinction des sources. Toutes ces raisons motivent la première partie de la thèse, à savoir la mise en place d’une méthode permettant d’extraire la composante muonique des gerbes atmosphériques et d’en déduire la composition. Les résultats de cette méthode montrent une dépendance de la composition avec la distance à l’axe de la gerbe, qui pourrait aider à améliorer les modèles hadroniques. Dans les conditions actuelles du réseau de surface, l’identification de la composante muonique présente des limites.La seconde partie est consacrée au nouvel observatoire en Chine, LHAASO. Ce projet s’intéresse à l’étude des gammas supérieurs à 30 TeV, qui signeraient l’accélération de proton dans la galaxie, donnant ainsi des informations indirectes sur les rayons cosmiques. D’autre part, l’observatoire vise à étudier les rayons cosmiques entre 10 TeV et 1 EeV, région où le spectre en énergie présente une rupture. Cette région nécessite de pouvoir discriminer les gammas des rayons cosmiques. A ce titre, l’un des détecteurs de LHAASO, le KM2A, a été simulé et son pouvoir de discrimination gamma/hadron évalué. / During the past century, ultra-high-energy cosmic rays (UHECR), those with an energy larger than 1018 eV, remain as a mystery: What are cosmic rays? Where do they come from? How do they attain their huge energy? When these charged particles strike the earth's atmosphere, they dissipate their energy by generating a shower of secondary particles whose development is significantly different depending on the nature of the primaries. The Pierre Auger observatory, with its hybrid structure and huge size network of ground detectors, can shed some light into these questions.The study of the composition of UHECR was performed with the Pierre Auger apparatus. This is crucial both to understand the hadronic interactions, which govern the evolution of showers, and to identify their sources. It can help to understand the origin of the energy spectrum cut-off: is it the GZK cut-off or the exhaustion of sources? These reasons motivate the first part of this thesis: the development of a method to extract the muonic component of air showers and deduce the implications on the composition of UHECR at the Pierre Auger observatory. The results of this method show a dependence of the composition with the distance to the axis of the shower, which could help to improve the hadronic models. The determination of the muon component is limited by the surface detector setup.The second part is devoted to the new observatory in China, LHAASO. This project focuses on the study of gamma rays with an energy higher than 30 TeV, which probe the acceleration of protons in the galaxy, providing indirect information on cosmic rays. Moreover, the observatory studies cosmic rays between 10 TeV and 1 EeV, one of the regions where the energy spectrum presents a break. This region requires the ability to discriminate gamma rays and cosmic rays. For this reason, one of the detectors of LHAASO, the KM2A, was simulated and its power of discrimination gamma/hadron evaluated.