Le modèle standard, bien qu’étant la théorie la plus complète et précise jamais conçue, mène toutefois à plusieurs problèmes et questions non résolues, tels le problème de la hiérarchie ou de l’origine de la masse des neutrinos. Parmi les solutions avancées, les plus populaires sont sans doute les théories de grande unification et l’ajout de la supersymétrie. L’inclusion simultanée de ces deux extensions du modèle standard semble d’ailleurs encouragée par l’unification des constantes de couplage. Toutefois, briser la supersymétrie constitue un obstacle de taille à la réalisation de modèles réalistes et nécessite donc l’introduction d’un secteur caché, découplé du modèle standard. Le présent mémoire a pour objectif de tester une unification totale du secteur caché et du modèle standard supersymétrique minimal unifié sous la bannière des théories supersymétriques pleinement unifiées. Pour délimiter l’étude de tels modèles, deux hypothèses sont posées : le mécanisme de brisure de supersymétrie du secteur caché est le mécanisme Intriligator-Seiberg-Shih et les brisures de symétrie jaugée surviennent par un mécanisme de Higgs avec un potentiel quartique. Un théorème no-go est par la suite démontré, stipulant qu’il est impossible d’avoir une théorie supersymétrique pleinement unifiée soumise à ces deux conditions. / The Standard Model, while being the most complete and precise theory ever built, possesses many flaws for which several solutions exist. Among the most popular are the Grand Unified Theories and supersymmetry. The introduction of both extensions simultaneously yields an even more elegant solution, since the coupling constants of the Minimal Supersymmetric Standard Model seems to converge into one unique point. However, the challenge that supersymmetry breaking represents is an obstacle to realistic model building and forces the need to break supersymmetry in a new sector, decoupled from the Minimal Supersymmetric Standard Model. This memoir aims to resolve this problem by suggesting the complete unification of the decoupled sector with the Minimal Supersymmetric Standard Model under the denomination Fully Supersymmetric Grand Unified Theories. To begin the study of such models, two assumptions are made: the supersymmetry breaking mechanism is the Intriligator-Seiberg-Shih mechanism, and the symmetry breaking mechanism is the Higgs mechanism with a quartic potential. Then, a no-go theorem is proved, showing that it is impossible to have a Fully Supersymmetric Grand Unified Theory for which these two conditions are satisfied.

Cette thèse présente plusieurs aspects de l'interaction entre la physique des hautes énergies et la cosmologie. Elle étudie en détail les prédictions d'une classe de théories de physique des particules au-delà du Modèle Standard concernant la formation des défauts topologiques (cordes cosmiques en particulier). Ce cadre de travail permet aussi de définir des modèles d'inflation bien motivés qui sont eux aussi étudiés. Dans le cadre des théories de Grande Unification supersymétrique, on construit une classe de modèles en accord avec la phénoménologie de la physique des particules et les observations de la cosmologie. Ces modèles doivent en particulier être en accord avec les mesures sur la durée de vie du proton, doivent expliquer les oscillations des neutrinos, et l'asymétrie matière/antimatière. Une phase d'inflation hybride doit, par ailleurs, permettre de résoudre les problèmes de la cosmologie. Dans ce cadre motivé, la généricité de la formation des cordes cosmiques est démontrée. Ces cordes sont stables et génériquement formées à la fin de la dernière phase d'inflation. Cela montre qu'elles sont très massives et ont un rôle potentiellement important dans la génération des fluctuations de température du fond diffus cosmologique. Comme les observations cosmologiques indiquent une rôle faible voire négligeable, cela contraint fortement les modèles théoriques. <br /><br />Une étude de la contribution relative de ces cordes cosmiques aux anisotropies de température pour les deux modèles standards d'inflation hybride supersymétrique permet de montrer qu'ils sont tous deux en accord avec les observations, contrairement à ce que l'on pensait. Les contraintes fortes sur la contribution admissible des cordes aux CMB se traduisent alors en contraintes fortes sur tous les paramètres des modèles inflationnaires : constantes de couplage et échelle d'énergie de l'inflation. A la lumière de ces nouvelles contraintes, il devient possible de s'exprimer quant à l'aspect naturel de ces théories. On montre ainsi qu'ils souffrent de la nécessité d'ajuster finement leurs constantes de couplage : ceci est définitivement reconnu comme non naturel.<br /><br />La contrainte sur la phase inflationnaire est aussi étudiée du point de vue de l'extraction de ses paramètres à partir des données d'expériences futures d'observation de la polarisation du CMB. Des outils statistiques permettant de mesurer les paramètres cosmologiques et d'estimer l'erreur sur ces estimations sont numériquement implémentés. L'effet de lentille gravitationnelle sur ces outils est ensuite étudié analytiquement et numériquement. Cela permet de valider l'approximation usuelle qui consiste à négliger l'effet de lentille sur la non gaussianité des données du CMB, à travers leur fonction de corrélation à quatre points.