Mon travail de thèse porte sur l’analyse cosmologique de surveys d’amas de galaxies en rayons X. Les amas sont détectés par le satellite XMM grâce à leur émission X produite par effet Bremsstrahlung du gaz intra-amas. L’étude de la distribution des amas en fonction de leur masse et de leur distance permet de mesurer m, _8 et de contraindre l’équation d’état de l’énergie noire. Une nouvelle approche cosmologique, développée par Clerc et al (2012), se base uniquement sur la distribution de quantités observables en rayons X (flux et couleur). Mon travail a consisté à étendre cette approche en y adjoignant la mesure de la taille apparente de l’émission X des amas. C’est un paramètre qui dépend de la masse de l’amas et de sa distance et qui intervient directement dans la fonction de sélection du survey. J’ai tout d’abord évalué les performances de cette méthode avec une analyse de Fisher. J’ai également étudié l’effet de la dispersion de la relation masse-rayon sur le taux de détection des amas et donc sur les contraintes cosmologiques. Pour valider ces calculs j’ai, dans une seconde partie, utilisé des surveys d’amas X simulés : 100-10000 deg2 à partir d’un modèle purement analytique et 1000 deg2 avec un modèle semi-analytique sur des simulations numériques de matière noire (Aardvark). J’ai déterminé les erreurs sur les paramètres cosmologiques à partir des diagrammes de diagnostic X simuls en utilisant des logiciels de minimisation (MCMC, Amoeba). Ces calculs ont confirmé les prédictions de l’analyse de Fisher. En conclusion, les diagrammes X sont au moins aussi performants que la m´méthode traditionnelle basée sur N(M,z) et d’utilisation beaucoup plus rapide et simple. Je propose quelques applications pour le survey XXL. / Cosmology is one of the fundamental pillars of astrophysics, as such it contains many unsolvedpuzzles. To investigate some of those puzzles, we analyze X-ray surveys of galaxy clusters. These surveys are possible thanks to the bremsstrahlung emission of the intra-cluster medium. The simultaneous fit of cluster counts as a function of mass and distance provides an independent measure of cosmological parameters such as m, _8, and the dark energy equation of state w0. A novel approach to cosmological analysis using galaxy cluster data, called top-down, was developed in N. Clerc et al. (2012). This top-down approach is based purely on instrumental observables that are considered in a two-dimensional X-ray color-magnitude diagram. The method self-consistently includes selection effects and scaling relationships. It also provides a means of bypassing the computation of individual cluster masses. My work presents an extension of the top-down method by introducing the apparent size of the cluster, creating a three-dimensional X-ray cluster diagram. The size of a cluster is sensitive to both the cluster mass and its angular diameter, so it must also be included in the assessment of selection effects. The performance of this new method is investigated using a Fisher analysis. In parallel, I have studied the effects of the intrinsic scatter in the cluster size scaling relation on the sample selection as well as on the obtained cosmological parameters. To validate the method, I estimate uncertainties of cosmological parameters with MCMC method Amoeba minimization routine and using two simulated XMM surveys that have an increasing level of complexity. The first simulated survey is a set of toy catalogues of 100 and 10000 deg2, whereas the second is a 1000 deg2 catalogue that was generated using an Aardvark semi-analytical N-body simulation. This comparison corroborates the conclusions of the Fisher analysis. In conclusion, I find that a cluster diagram that accounts for the fluxes, colors, sizes, and redshifts of the clusters performs well. Additionally, I find that it is at least as efficient as the traditional M,z method for the same cluster samples. I also discuss a proposition to apply this method to the XXL survey data

Le modèle ΛCDM permet de décrire avec une grande précision la plupart des présentes observations cosmologiques. Cependant, l'un de ses paramètres, σ 8, mesurant l'amplitude de fluctuations de la matière, présente une discordance entre sa valeur contrainte par le spectre de puissance angulaire du CMB de la mission Planck, les Cls, et celle déterminée à partir des amas SZ dans l'univers proche. Dans le présent travail on explore divers extensions du modèle ΛCDM comme origines possibles de cette anomalie. Pour tester les effets de ces extensions, nous avons effectué une analyse Monte Carlo on l'on compare les contraintes sur σ 8 à partir de ΛCDM avec celles résultantes de ces extensions, et ceci en utilisant principalement le spectre de puissance CMB seul ou combiné avec des comptages d'amas. Ces derniers sont basés sur différentes relations masse observables et couvrent différents redshift : des amas de rayons X dans l'univers local, des amas de la mission SZ Planck dans l'univers proche ou une estimation des amas détectés par leur richesse photométrique à partir du la future mission Euclid. Du fait qu'une mauvaise détermination de l'étalonnage de la masse des amas pourrait également être la raison de cette divergence, notre approche consistait, lorsqu'on combinait les deux sondes issues des amas et du CMB, à laisser le facteur d'étalonnage libre afin qu'il soit contraint comme les autres paramètres cosmologiques par les deux données. Dans le cas d'introduction de trois neutrinos massifs dégénérés, nous avons trouvé qu'ils n'ont aucun effet significatif sur la correction de l'écart entre les contraintes issues de comptage CMB et ceux issues des Xray ou SZ cluster. Nous avons ensuite permis à l'indice de croissance ƴ de varier. Nous trouvons une corrélation entre ƴ et le paramètre de calibration masse-observable des amas détectés par rayons X qui n'est pas affecté par la présence ou non des neutrinos massifs. [...] / The ΛCDM model has proved successful in describing to a high precision most of nowadays cosmological observations. However, one of its parameters, σ 8, measuring the present matter amplitude fluctuations, constrained from CMB angular power spectrum, the Cls, was found by the Planck mission, in significant tension with value constrained by SZ galaxy cluster counts in the near universe. In the present work we investigate extensions to ΛCDM model as possible origins behind this discrepancy. To test these extensions, we performed a Monte Carlo analysis to compare constraints on σ 8 in ΛCDM with constraints under these extensions, using mainly CMB Cls combined with cluster counts sample. The later were based on different mass observables relations and covered different redshift ranges: X-ray cluster in the local universe, SZ Planck mission clusters from the near universe or photometric richness estimated detected clusters from future high redshift upcoming Euclid alike mission. Because an improper determination of the calibration of cluster mass function could also be behind this discrepancy, our approach was, when combined with CMB, to leave the calibration factor free to vary and be constrained by data. Introducing three degenerate massive neutrinos, we found that they have no significant effect on fixing the discrepancy between CMB and Xray or SZ cluster counts. We then allowed the growth index ƴ to vary. We find a correlation in the confidence space between ƴ and the X-ray mass observable factor not affected by the presence of massive neutrinos, indicating that a modifying gravity is favored over massive neutrinos as a way to alleviate the tension. However, when a SZ cluster sample covering a larger redshift range was used, we found that the correlation between ƴ and the calibration factor, is constrained by the evolution of the growth through redshift and limited to a region where it cannot fix the discrepancy. [...]