Le travail scientifique présenté dans cette thèse s’appuie sur des collisions proton proton, à 13 TeV dans le centre de masse, produite par le grand collisionneur de Hadron (LHC) et enregistrées entre 2015 et 2017 par le détecteur ATLAS. Après une brève introduction sur le programme de physique du LHC, le premier chapitre donne un aperçu complet du contexte et des motivations théorique. Ensuite une description complète du détecteur ATLAS et plus généralement de l’ensemble expérimental est donnée. Le troisième chapitre traite d’une des mesures des performances du calorimètre électromagnétique ATLAS, à savoir l’étude des efficacités identification électronique à l’aide de W se désintégrant en électrons et neutrinos.Dans les chapitres suivants, le coeur de cette thèse, la recherche et l’étude de la production associée de boson de Higgs avec une paire de quark top, appelée production ttH, est traitée dans le schéma du modèle Standard et au-delà. L’observation de la production ttH avec le détecteur ATLAS a été récemment annoncée en 2018 et représente une étape importante pour le domaine de la physique des hautes énergies. Afin d’élargir le spectre de cette analyse tth au-delà du SM, cet état final du canal 4L a aussi été étudié dans le cadre de la recherche de bosons de Higgs doublement chargés se désintégrant en W$^{\pm}$W$^{\pm}$, H$^{\pm \pm} \rightarrow $ W$^{\pm}$W$^{\pm}$. En conclusions, les perspectives sur les futurs résultats scientifiques dans le modèle Standard (SM) ainsi que au-delà de SM (BSM) qui pourraient être atteint en utilisant les statistiques complètes des Run1 et Run2 combinés sont donnés. / The scientific work presented in this thesis is based on proton proton collision produced, at 13 TeV in the center of mass, created by the Large Hadron Collider (LHC) and recorded between 2015 and 2017 by the ATLAS detector.After a short introduction on the physics program at LHC, the first chapter gives a comprehensive overview of the theoretical context and motivation. Then a complete description of the ATLAS detector and more generally the experimental setup is given with a highlight on the different physics objects used in this research.The third chapter is dealing with a measure of the performances of the ATLAS electromagnetic calorimeter, namely the study of the electron identification efficiencies using W decaying into electrons and neutrinos events.In the following chapters, the core of this thesis work, the search and study of the associated Higgs boson production with top quark pair, so-called ttH production, within the Standard Model schema and beyond is treated. The observation for ttH production with the ATLAS detector recently announced in 2018 represents a significant milestone for the High-Energy Physics field. In order to broaden the spectrum of this ttH analysis beyond the SM, this 4L channel final states was also studied in the context of the search for doubly charged Higgs boson decaying into W±W±, H±±→W±W±.In conclusions, future prospects in Standard Model (SM) as well as Beyond SM (BSM) scientific results that could be reached using the full Run1 and Run2 combined available statistics are given.

This thesis is concerned with the study of cosmic strings. We studied the values for the Higgs mass and string coupling for which the gravitational effect of an infinite cosmic string in the context of the Einstein theory is not only locally but also globally weak. We conclude this happens for strings formed at scales less or equal to the Planck one with Higgs mass being less or equal to the boson vectorial mass. Then we examined the metric of an isolated self-gravitating abelian-Higgs vortex in dilatonic gravity for arbitrary coupling of the vortex fields to the dilaton. We looked for solutions in both massless and massive dilaton gravity. We compared our results to existing metrics for strings in Einstein and .Jordan-Brans-Dicke theories. We explored the generalisation of Bogomolnyi arguments for our vortices and commented on the effects on test particles. We then included the presence of an axion field and examined the metric of an isolated self-gravitating axionic-dilatonic string. Finally we studied dilatonic strings through black hole solutions in string theory. We concluded that the horizon of non-extreme charged black holes supports the long-range fields of the Nielsen-Olesen string that can be considered as black hole hair and whose gravitational effect is in general the production of a conical deficit into the metric of the black hole background. We also concluded that the effect of the dilaton on the horizon of these black holes is to generate an additional charge.

Une particule compatible avec le boson de Higgs du modèle standard de la physique des particules a été découverte au grand collisionneur de hadrons (LHC) en juillet 2012 par les expériences Atlas et CMS. A ce jour, l'ensemble des mesures des couplages de ce boson de Higgs sont compatibles avec ceux prédits par le modèle standard. Toutefois le modèle standard possède des limitations et d'autres théories, telles la supersymétrie, ont été bâties afin de pallier à ces manques. Certaines de ces théories prédisent en particulier un secteur scalaire enrichi avec la présence de bosons de Higgs additionnels.D'un point de vue expérimental, le canal de désintégration du boson de Higgs en deux photons offre une signature claire et permet d'explorer le secteur de Higgs avec une grande précision. Les travaux présentés dans cette thèse ont été effectués dans le cadre de l'expérience CMS au LHC.La première partie est dédiée à l'étude de la reconstruction expérimentale des photons. Tout d'abord, une méthode de correction en énergie des photons est exposée. Puis des prospectives concernant l'évolution de la qualité de leur reconstruction avec le vieillissement du détecteur sont présentées.La deuxième partie fait l'objet de la recherche d'un second boson de Higgs de basse masse(en dessous de 110 GeV) dans le canal di-photon. Les résultats complets obtenus avec le jeu de données collecté en 2012, ayant fait l'objet d'une publication officielle, sont tout d'abord présentés. Les premiers résultats obtenus avec le jeu de données collecté en 2015 sont enfin introduits / A particle compatible with the Standard Model Higgs boson has been discovered at the Large Hadron Collider (LHC) in July 2012 by Atlas and CMS experiments. All the couplings measurements are so far compatible with those predicted by the Standard Model. However, this model is not able to address several fundamental physics issues and theories beyond the Standard Model, such as supersymmetry, have been proposed to address these questions. Some of them predict an extended Higgs sector with additional scalar or pseudoscalars at low mass.On the experimental point of view, the diphoton decay channel provides a clear signature and allows us to explore the Higgs sector with high precision.The studies presented in this thesis have been performed using the data collected by CMS at the LHC.The first part of the document is dedicated to photon reconstruction studies. First, a photon energy correction method is presented. Then, photon reconstruction performance is assessed in the context of the Phase I and Phase II detector upgrades, in high luminosity conditions.The second part of the document is dedicated to the search for an additional light Higgs boson (with a mass below 110 GeV) in the diphoton channel. First, the official results corresponding to the full 2012 dataset are exposed. Finally, results corresponding to 2015 data are presented