La production de photons de grande impulsion transverse lors des collisions proton-proton (p-p), est décrite par la chromodynamique quantique perturbative (pQCD). Parmi ces photons, ceux issus directement d'un processus partonique énergétique (appelés photons directs) sont particulièrement intéressants car leur mesure permet de tester précisément les prédictions de la pQCD et offre la possibilité de mieux contraindre les fonctions de structure du proton. Ce travail de thèse a pour objectif l'étude et la mesure des photons directs produits dans les collisions p-p à 7 TeV avec le détecteur ALICE. Le calorimètre électromagnétique d'ALICE (EMCal), est utilisé pour réaliser cette mesure qui s'appuie notamment sur l'utilisation d'une procédure d'isolement permettant de réduire le bruit de fond provenant des autres modes de production (fragmentation, décroissance). Les aspects relatifs à la qualité des données dans EMCal, à l'identification des photons, mais aussi ceux liés à la correction du spectre ou encore à sa normalisation sont mis en avant. Finalement, la première section efficace de photons isolés mesurée dans les collisions p-p à 7 TeV avec le détecteur ALICE est présentée et comparée avec les prédictions théoriques avant d'être mise en regard avec les résultats issus des autres grandes expériences du LHC.

La production de photons de grande impulsion transverse lors des collisions proton-proton (p-p), est décrite par la chromodynamique quantique perturbative (pQCD). Parmi ces photons, ceux issus directement d’un processus partonique énergétique (appelés photons directs) sont particulièrement intéressants car leur mesure permet de tester précisément les prédictions de la pQCD et offre la possibilité de mieux contraindre les fonctions de structure du proton. Ce travail de thèse a pour objectif l’étude et la mesure des photons directs produits dans les collisions p-p à 7 TeV avec le détecteur ALICE. Le calorimètre électromagnétique d’ALICE (EMCal), est utilisé pour réaliser cette mesure qui s’appuie notamment sur l’utilisation d’une procédure d’isolement permettant de réduire le bruit de fond provenant des autres modes de production (fragmentation, décroissance). Les aspects relatifs à la qualité des données dans EMCal, à l’identification des photons, mais aussi ceux liés à la correction du spectre ou encore à sa normalisation sont mis en avant. Finalement, la première section efficace de photons isolés mesurée dans les collisions p-p à 7 TeV avec le détecteur ALICE est présentée et comparée avec les prédictions théoriques avant d’être mise en regard avec les résultats issus des autres grandes expériences du LHC. / The high transverse momentum photon production inproton-proton collisions (p-p) is described by perturbativequantum chromodynamics (pQCD). Among thesephotons, those produced directly by an energetic partonicinteraction (called direct photons) are of great interestsince their measurement allows to test pQCDpredictions and it allows also the constraint of protonstructure functions. The work of this thesis aims atstudying and measuring direct photons produced in p-pcollisions at 7 TeV with the ALICE detector. The ALICEelectromagnetic calorimeter (EMCal) is used to achievethis measurement which is based on an isolation procedurethat allows to reduce background coming fromother photon production modes (fragmentation, decay).Multiple aspects like EMCal data quality, photon identificationas well as spectrum correction and its normalizationare highlighted. Finally, the first isolated promptphoton cross-section measured with ALICE detector ispresented, compared to theoretical predictions and tothe last results from other LHC experiments.

Dans le cadre du Modèle Standard de la physique des particules, les constituants élémentaires de la matière identifiés à ce jour sont les quarks et les gluons, génériquement appelés partons et soumis à l'interaction forte, décrite par la chromodynamique quantique (QCD). Si les partons sont confinés dans les hadrons sous des conditions normales de température et de densité, l'existence d'un état déconfiné, le plasma de quarks et de gluons (QGP), a été prédite par la QCD pour des conditions thermodynamiques extrêmes. Cet état de la matière peut être atteint dans le cadre de collisions d'ions lourds ultrarelativistes telles qu'en produit le grand collisionneur de hadrons du CERN (LHC), et sondé à l'aide de multiples observables auxquelles peut accéder l'expérience ALICE en particulier. Les photons prompts, issus de processus partoniques de haute énergie, constituent à ce titre une sonde privilégiée de la matière hadronique. Insensibles à l'interaction forte, ils peuvent traverser le milieu déconfiné en conservant les informations primaires d'une collision et représentent ainsi une référence précieuse a priori non affectée par le QGP. Ces photons peuvent être identifiés à l'aide de techniques de calorimétrie électromagnétique et d'isolement. Dans le cadre de cette thèse de doctorat, la production de photons isolés a été mesurée dans des collisions proton-proton et proton-plomb avec l'expérience ALICE. Les résultats obtenus sont compatibles avec des prédictions de QCD, y compris dans un régime cinématique inexploré jusqu'alors par cette observable. / In the Standard Model of particle physics, elementary constituents of matter identified to date are quarks and gluons, generically called partons and obeying the strong interaction described by quantum chromodynamics (QCD). While partons are confined in hadrons under standard temperature and density conditions, the existence of a deconfined state, quark-gluon plasma (QGP), has been predicted by QCD for extreme thermodynamic conditions. This state of matter can be reached in ultrarelativistic heavy-ion collisions such as produced at the CERN Large Hadron Collider (LHC) and can be probed with many observables accessible to the ALICE experiment in particular. Prompt photons, emitted by high-energy partonic processes, constitute a key probe of hadronic matter. Insensitive to the strong interaction they can traverse the deconfined medium preserving primary information about a collision, and thus represent a valuable reference not affected by QGP a priori. These photons can be identified with electromagnetic calorimetry and isolation techniques. Within this doctoral thesis, the isolated photon production has been measured in proton-proton and proton-lead collisions with the ALICE experiment. The results are in agreement with QCD predictions, including in a kinematic range unexplored by this observable thus far.