Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Malgré le succès expérimental rencontré par le Modèle Standard (MS) de la physique des particules, certains phénomènes (les oscillations de neutrinos) et certaines questions fondamentales (l'origine des hiérarchies entre les différentes échelles caractéristiques) n'y trouvent pas de réponse. Il y a une nécessité d'aller au-delà du MS pour le compléter. Le sujet de cette thèse est d'étudier la phénoménologie des modèles supersymétriques ou extra-dimensionnels et les déviations de leurs prédictions par rapport à celles du MS dans le domaine de la saveur. <br />Tout d'abord, nous avons abordé la question de la conservation du nombre baryonique et leptonique via la conservation de la symétrie de R-parité dans les modèles supersymétriques de basse énergie. Plus précisément, nous nous sommes placés dans le cas où cette symétrie entre particules et `super'-partenaires n'était pas conservée. En utilisant les données expérimentales disponibles pour la désintégration rare du kaon chargé en une paire de neutrino-antineutrino et un pion chargé, nous avons entre autres obtenu une limite supérieure sur la valeur permise de certains couplages caractérisant la violation de la R-parité. Nous avons montré l'intérêt de prendre aussi en compte les contributions conservant la R-parité, négligées jusqu'alors dans les autres études sur le sujet.<br />Dans une seconde partie, nous avons étudié l'impact de l'introduction d'une dimension spatiale supplémentaire, repliée sur elle-même. Les exemples choisis concernent l'électrodynamique quantique et l'invariance de jauge, l'unification des forces forte, faible et électromagnétique ainsi que l'origine de la valeur des masses et des angles de mélanges des neutrinos. Dans ce dernier cas, l'étude a été faite dans le cadre du MSSM à 5dimensions. Typiquement, l'introduction de dimensions supplémentaires réduit le pouvoir prédictif. Cependant, des comportements généraux peuvent toujours être établis. Ainsi, nous avons pu mettre en<br />évidence la possibilité d'un mélange leptonique faible (de type CKM) à haute énergie, pour une région significative et raisonnable de l'espace des paramètres, résultat offrant de nouvelles perspectives pour l'étude de l'origine de la saveur et des liens entre quarks et leptons.

Cette étude vise la caractérisation de la flaveur du jus d'orange non fait de concentré (JONFC) et l'analyse de sa relation avec les propriétés chimiques et physico-chimiques de ce produit. La flaveur du JONFC se caractérise par 20 attributs sensoriels parmi lesquels, les attributs Fraîchement pressé et Fruité constituent la variable synthétique sensorielle Arôme . Cette variable représente le meilleur indicateur des variations de la flaveur du JONFC.Deux groupes de composés volatils expliquent majoritairement les fluctuations de la variable sensorielle Arôme . Le premier groupe, constitué par le sabinene, l'ethyl butyrate, le 3-hydroxyethyl hexanoate, l'hexanal, le carvone, le 3-hexen-1-ol, le 1-hexanol et le 2-pentanone, est corrélé positivement à cette variable sensorielle, tandis que le deuxième groupe, composé par le limonène, le g-terpinene, le terpinen-4-ol, le b-cubebene, le linalool et l'a-terpineol, y est corrélé négativement. Une corrélation faible, mais significative, entre les variations de la β Saveur γ du JONFC et les fluctuations de son acidité, de ses solides solubles et de ses acides aminés libres a été observée. Lαindice de viscosité du JONFC, ainsi que le pourcentage dαhuile ont une corrélation positive avec les variables β Arôme γ et β Arrière-Goût γ. À des concentrations ne dépassant pas 11 à 13 mg/l dans le jus, un mélange constitué par des composés aliphatiques pourvus dαun groupement fonctionnel (2-pentanone, hexanal, ethyl butyrate, 3-hexen-1-ol, 3-hydroxy-ethyl hexanoate et d-(+)-carvone) améliore le profil sensoriel du JONFC. Parmi ces constituants, lαhexanal, exhibant une odeur herbacée, et le 3-hydroxy ethyl hexanoate, exhibant une odeur fruitée, contribuent à lαaugmentation de la flaveur β Fraîchement pressée γ du JONFC.

La désintégration $B_{ (s)}$ → τμ est supprimée dans le SM, où le nombre leptonique est conservé. Son observation serait donc une preuve non ambiguë de la physique au-delà du SM. Des résultats récents [1,2] ont ravivé l'intérêt pour la recherche de tels processus [3]. Cette thèse présente la recherche des désintégrations $B_{ (s)}$→ τμ dans l'expérience LHCb, l'une des 4 grandes expériences menées au Large Hadron Collider (LHC) du CERN.Le lepton τ se désintègre avant d'atteindre le détecteur LHCb et est reconstruit en utilisant le canal τ → πππν. Le neutrino provenant de la désintégration du τ échappe à la détection. Une technique de reconstruction spécifique est utilisée pour déduire l'énergie du neutrino et donc la masse invariante du méson B qui s'est désintégré.Afin de séparer le signal du bruit de fond, une sélection hors ligne composée de différentes étapes est appliquée. Des techniques d'analyse multivariées, telles que les arbres de décision boostés (BDT), sont utilisées pendant le processus de sélection.La stratégie d'analyse est complétée par un ajustement simultané à la distribution de masse invariante des mésons B dans différentes régions d'un BDT final. Selon les prédictions du SM, aucun événement de signal n'est attendu. Dans ce cas, la méthode CLs sera utilisée pour extraire les limites supérieures des rapports de branchement BR($B_{ (s)}$→ τμ).[1] Test of lepton universality using $B^+$→$K^+$$l ^+$$l ^-$ decaysPhys. Rev. Lett. 113, 151601 (2014)[2] Measurement of the ratio of branching fractions BR(B → D*τ ν)/BR(B → D*μν)Phys. Rev. Lett. 115 (2015) 111803[3] Lepton Flavour Violation in B Decays ? Phys. Rev. Lett. 114, 091801 (2015) / The decay $B_{ (s)}$→τμ is suppressed in the SM, in which lepton flavour is conserved. Its observation would therefore be an unambiguous evidence of physics beyond the SM. Recent results [1,2] revived the interest for the search of such processes [3]. This thesis presents the search for the $B_{ (s)}$→τμ decays within the LHCb experiment, one of the 4 large experiments operated at the CERN Large Hadron Collider (LHC).The τ lepton decays before reaching the LHCb detector and is reconstructed using the τ→πππν channel. The neutrino from the τ decay escapes detection. A specific reconstruction technique is used in order to infer the energy of the ν and thus the invariant mass of the decaying B meson. This way, the complete kinematics of the process can be solved up to a two fold ambiguity.In order to disentangle signal from background, an offline selection consisting of different steps is applied. Data driven and multivariate analysis techniques, such as Boosted Decision Trees (BDT), are used during the selection process. The analysis strategy is completed by a simultaneous fit to the B meson invariant mass distribution over the different bins of a final BDT. According to the SM expectations, no signal events should be observed. In this case, the CLs method will be used to extract the upper limits on the branching fractions.[1] Test of lepton universality using $B^+$→$K^+$$l ^+$$l ^-$ decaysPhys. Rev. Lett. 113, 151601 (2014)[2] Measurement of the ratio of branching fractions BR(B → D*τ ν)/BR(B → D*μν)Phys. Rev. Lett. 115 (2015) 111803[3] Lepton Flavour Violation in B Decays ? Phys. Rev. Lett. 114, 091801 (2015)

En l'absence d'évidence expérimentale directe de superpartenaires, il est essentiel de contraindre l'espace des paramètres du Modèle Standard Supersymétrique Minimal (MSSM) aux échelles de la brisure de la Supersymétrie et électrofaible. <br />Après une brève introduction à la Supersymétrie (SUSY), nous présentons une analyse extensive des contraintes électrofaible, de basse énergie et cosmologiques dans des modèles de supergravité minimale (mSUGRA) et de brisure de Supersymétrie par médiation de jauge (GMSB). Nous incluons la possibilité de violation non-minimale de la saveur (NMFV) et définissons des scénarios ``benchmark'' basés sur des ``scans'' détaillés de l'espace des paramètres. <br />Ensuite, nous considérons l'annihilation d'une paire de neutralinos en une paire de quark-antiquark qui domine dans de larges régions de l'espace des paramètres dans les modèles mSUGRA. Nous présentons le calcul complet incluant des corrections à une boucle en QCD et SUSY-QCD de ces processus et montrons numériquement que les diagrammes à une boucle ont un impact non négligeable sur la section efficace d'annihilation. En conséquence, la prédiction de densité relique de matière noire reçoit des corrections importantes, ce qui résulte en une modification de la région cosmologiquement favorisée dans l'espace des paramètres.<br />Finalement, nous présentons des expressions analytiques et des prédictions numériques pour des sections efficaces de production de squarks, jauginos et gravitinos au LHC dans les modèles GMSB avec NMFV. Nous discutons également la phénoménologie du mélange de saveur et les implications cosmologiques sur la masse du gravitino dans ce contexte.

Ce mémoire est une synthèse de mes activités postdoctorales au sein de l'expérience LHCb, en cours d'installation auprès du grand collisionneur de hadrons LHC au Cern, à Genève. Dans le chapitre 1, j'introduis les bases phénoménologiques nécessaires à l'étude de la physique des saveurs en montrant que cette dernière s'inscrit au coeur du modèle standard. Je rappelle les limitations de ce modèle. Puis j'explique comment la physique des saveurs en général, et plus particulièrement celle effectuée à LHCb, permet de rechercher de la nouvelle physique ou de la contraindre. Dans le chapitre 2, après une rapide présentation du détecteur LHCb, je présente le trigger de niveau zéro à muons, en développant deux aspects sur lesquels j'ai plus particulièrement travaillé: la résistance aux radiations des transmetteurs opto-électroniques et les performances physiques simulées du trigger. Le chapitre 3 synthétise les activités liées à l'étiquetage de la saveur des mésons B, activités dont je suis co-organisateur depuis mai 2005. Enfin au chapitre 4, après un rappel des progrès récents accomplis en physique des saveurs lourdes, je donne un aperçu des performances attendues de LHCb, pour quelques mesures clés. Je détaille notamment un aspect auquel j'ai pris part: la recherche de nouvelle physique dans les diagrammes pingouins b->s.

Le modèle standard supersymétrique minimal (MSSM) est probablement une des théories de nouvelle physique les plus étudiées. Dans la plupart des études phénoménologiques, on fait l'hypothèse de la violation minimale de la saveur dans laquelle toutes les interactions violant la saveur sont directement liées à la matrice CKM du modèle Standard. Cependant, si la supersymétrie est plongée dans des cadres plus larges tels que les théories dites de Grande Unification, de nouvelles sources de violation de la saveur peuvent apparaitre. Les termes correspondant dans le lagrangien sont directement liés au choix du mécanisme de brisure de la supersymétrie. Or, à l'heure actuelle, aucun consensus n’existe quant au choix exact du mécanisme de brisure de la SUSY. Plusieurs mécanismes ont été évoqués récemment (entre autre, par le co-directeur de la thèse), qui pourraient conduire à des signatures prometteuses au LHC pour différents scénarios et domaines de paramètre. Le projet est donc idéalement situé à la frontière entre le 'model building' et des aspects plus phénoménologiques. Pour cette raison, le thésard sera naturellement amené à interagir de manière active avec le groupe de phénoménologie de physique des particules du LAPTh ainsi qu'avec les groupes de physique des particules du LAPP (ATLAS, LHCb..), laboratoire expérimental partageant le même bâtiment que le LAPTh. De plus, des collaborations sur le plan national, en particulier avec le LPSC de Grenoble, ainsi que sur le plan international, avec les universités de Würzburg et Münster (Allemagne) et le nouvel institut de physique de NATAL (Brésil) sont également envisagées. / The Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM) is probably the best studied of all new physics theories. In most phenomenological studies, one assumes the hypothesis of minimal flavour violation, where all flavour-violating interactions are related to the CKM-matrix (as it is the case in the standard model). However, if supersymmetry is embedded in larger frameworks such as grand unified theories (GUT), new sources of flavour violation can appear. The corresponding terms in the Lagrangian are directly related to the mechanism of supersymmetry breaking, for which at present no theoretical consensus exists. Several processes have recently been evoked (among others by the co-director of the proposed thesis), which might lead to promising signatures at the LHC if non-minimal flavour violation is realized. These studies, however, included flavour-violating terms directly at the electroweak scale without taking into account their possible origin at some high scale. The main goal of the project is to extend the previous work in order to take into account the link between the electroweak and the GUT scale. This will allow to put constraints on parameters describing supersymmetry breaking using constraints imposed at the electroweak scale. A second goal is the analysis of relevant processes with the help of current Monte-Carlo simulation tools in order to study the background and thus clarify the observability at LHC for different scenarios and regions of parameters space. So, the project is ideally situated at the frontier between model building and more phenomenological aspects. For this reason the project naturally includes interactions with the local particle physics phenomenology group at LAPTh as well as with the the neighbouring experimental groups (e.g. ATLAS, LHCb) at LAPP. Moreover, collaborations on the national, in particular with the LPSC Grenoble, and international level, e.g. with the University of Würzburg (Germany), the University of Münster (Germany) and the newly created International Institute of Physics in Natal (Brasil) are envisaged.

Le mauvais goût de "vase" et de "terre" présent chez les poissons élevés en étangs est causé par la présence de géosmine et de 2-méthylisoboméol (MIB) dans leur chair. Ces composés sont semi-volatiles, et lorsque présents dans l'eau, ils sont absorbés et emmagasinés dans les tissus riches en lipides. Les cyanobactéries planctoniques et -benthiques ainsi que les actinomycètes sont des bactéries reconnues comme étant des sources de géosmine et de MIB. Une période d'épuration en eau fraîche est donc nécessaire pour libérer le poisson de ce mauvais goût. La présence de mauvais goût semblable a déjà été documentée chez les poissons élevés dans un système en recirculation (SR). Toutefois, il existe peu d'information disponible sur l'origine du mauvais goût. Les hypothèses de départ étaient que la durée de l'élimination augmente lorsque la température est réduite, que le taux de lipides contenu dans les tissus augmente et que les composés responsables du mauvais goût chez les poissons élevés en étangs sont les mêmes que chez les poissons élevés en SR. Des méthodes quantitatives (micro extraction en phase solide et GCMS) ont été utilisées pour quantifier et déterminer la source du mauvais goût dans l'eau, dans le biofilm et dans les filets. Les cyanobactéries qui pourraient être responsables de la présence de géosmine n'ont pas encore été identifiées.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2007-2008. / La libération d'arôme a été étudiée à partir de produits contenant des protéines laitières. L'objectif général était de comparer l'effet, sur la libération d'arôme, de différentes microstructures d'émulsions et de gels, obtenues en modulant des paramètres de procédé. Ces derniers ont été sélectionnés pour leur incidence sur la microstructure du produit fini : la pression d'homogénéisation, la fraction d'huile à l'homogénéisation et la source de protéines dans le cas d'émulsions; le traitement thermique du lait et la gélification dans le cas de gels acides. La microstructure (taille des gouttelettes et charge protéique pour les émulsions; densité du réseau - fermeté pour les gels) a montré peu ou pas d'effet sur la libération d'arôme, même sur sa composante cinétique. Cependant, les paramètres de procédé à l'étude ont montré des effets sur la libération d'arôme, qui pourraient s'expliquer par le changement de conformation des protéines laitières associé à ces traitements. / Aroma release was studied from products containing milk proteins. The purpose of the project was to compare the effect, on aroma release, of different microstructures of emulsions and gels, obtained by modulating processing parameters. The latter were selected for their impact on the microstructure of the final product: homogenization pressure, oil fraction at homogenization and protein source in the case of emulsions; milk heating and acid-induced gelation in the case of acid gels. The microstructure (droplet size and protein load for emulsions; density of the network - firmness for gels) showed little or no effect on aroma release, even on its kinetic component. However, the studied processing parameters showed significant effects on aroma release, which could be explained by the change in the conformation of proteins associated with these treatments.

La tomate (Solanum lycopersicum) est largement appréciée par les consommateurs. La flaveur distinctive des tomates provient des interactions entre les acides, les sucres et un mélange complexe de composés volatils. Ces substances volatiles sont principalement dérivées de nutriments tels que les caroténoïdes, les acides gras et les acides aminés. Bien que la tomate soit considérée comme un modèle pour le développement des fruits, la plupart des voies métaboliques menant à la synthèse de volatils ne sont pas encore bien comprises. Afin de mieux interpréter les sentiers métaboliques, nous avons quantifié une centaine de composés volatils dans 254 accessions de tomates ancestrales, modernes et sauvages. Nous avons sélectionné 64 de ces cultivars en fonction de leur profil aromatique et réalisé une étude transcriptomique. Nous avons utilisé un modèle de régression linéaire et une étude d'association pangénomique pour évaluer la relation entre les composés volatils et l'expression génique afin de mieux comprendre la régulation génétique des diverses voies métaboliques. L'analyse de la population a démontré que le profil en composés volatils varie considérablement entre les divers cultivars de tomates. Les composés volatils à l'intérieur d'un même sentier métabolique sont par contre fortement corrélés entre eux. La force de ces corrélations diffère considérablement, indiquant la présence d'étapes limitantes. De fortes corrélations entre des composés volatils non apparentés indiquent également des liens possibles entre différentes voies de biosynthèse. L'émission différentielle de plusieurs volatils dans la population de cultivars de tomates corrèle fortement avec l'expression des gènes caractérisés et d'autres gènes candidats. L'étude d'association pangénomique a permis de cibler de courtes régions chromosomiques associées à l'émission de certains groupes de composés volatils dans le fruit. Nos résultats démontrent le potentiel de ces différentes approches pour mieux comprendre les voies métaboliques de biosynthèse des composés volatils et découvrir de nouveaux gènes candidats. / Tomato (Solanum lycopersicum) is widely appreciated by consumers. The distinctive flavor of tomatoes comes from the interactions between acids, sugars and a complex mixture of volatile compounds. These volatiles are mainly derived from nutrients such as carotenoids, fatty acids and amino acids. Although tomato is considered a model for fruit development, most of the metabolic pathways leading to volatiles synthesis are not yet fully understood. In order to better understand these metabolic pathways, we quantified about 100 volatile compounds in 254 accessions of heirloom, modern and wild tomatoes. We selected 64 tomatoes cultivars based on their aroma profile and performed a transcriptomic analysis. We used a linear regression model and a genome-wide association study to evaluate the relationship between volatile compounds and gene expression, in an effort to better understand the genetic regulation of the various metabolic pathways. The volatiles profile varied considerably among tomatoes cultivars. Volatile compounds within the same metabolic pathway were strongly correlated with each other. On the other hand, the strength of these correlations differed considerably, indicating the presence of limiting steps. Strong correlations between unrelated volatile compounds also indicate possible links between different biosynthetic pathways. The differential emission of several volatiles in the tomato cultivar population strongly correlates with the expression of characterized genes and other candidate genes. A genome-wide association study was used to target short chromosomal regions associated with the emission of certain groups of volatiles in the fruits. Our results demonstrate the potential of these different approaches to better understand the metabolic pathways leading to the biosynthesis of volatile compounds and to uncover new candidate genes.