Mon travail de recherche au cours de ces trois années de thèse sous la direction de Thierry Forveille et de Xavier Delfosse au laboratoire d'astrophysique de Grenoble a été consacré à la recherche de naines brunes dans un relevé grand champ de nouvelle génération que nous avons appelé le Canada-France Brown Dwarf Survey -CFBDS-. La thématique de ma thèse est centrée sur l'étude des naines brunes froides et la constitution d'un grand échantillon de naines brunes, comme base pour une analyse statistique photométrique et spectroscopique. J'étais chargé en premier lieu de la mise au point du pipeline d'analyse et de sélection des candidats au sein de la collaboration internationale dédiée à la recherche de naines brunes et de quasars à grand décalage vers le rouge. En tant que seul membre de la collaboration à travailler à plein temps sur le projet, j'ai toutefois été amené à m'impliquer fortement dans presque toutes les facettes du projet. En parallèle du travail scientique que je présente dans ce manuscript, j'ai consacré une part importante de ma thèse à la coordination du travail entre les différentes personnes impliquées dans le CFBDS de par le monde. Dans le chapitre 1, je fais un récapitulatif rapide de l'ensemble des avancées scientiques dans le domaine des naines brunes avant la présente thèse. Le chapitre 2 présente le Canada- France Brown Dwarf Survey, qui fournit les données au coeur de mon travail, ainsi que notre stratégie d'analyse. Le chapitre 3 détaille le pipeline que j'ai mis en place pour identier au mieux les quelques centaines d'astres qui nous intéressent parmi les dizaines de millions de sources que comptent les images du CFBDS. Ce chapitre met aussi en évidence les performances de la fonctionnalité d'analyse d'image par ajustement de fonction d'étalement du point -PSF- que j'ai adjointe au logiciel Source Extractor. Les candidats ainsi identiés sur la base de leur photométrie sont présentés dans le chapitre 4. Dans ce chapitre je décris mes méthodes d'estimation des biais statistiques du CFBDS, ainsi que la fonction de luminosité des naines brunes du champ que nous en avons extraite. Enn le chapitre 5 donne une revue détaillée des informations contenues dans le spectre des naines brunes. J'y présente ensuite nos observations spectroscopiques ainsi que les résultats associés, notamment la découverte d'absorption par l'ammoniac dans le spectre de la naine brune la plus froide publiée à ce jour, CFBDS0059, ainsi que la découverte de la première naine T sous-métallique.

Cette these a pour objet d'une part l'analyse du releve profond FIRBACK effectue par l'INFRARED SPACE OBSERVATORY dans l'infrarouge lointain (λ=170 µm), qui a pour but d'etudier les galaxies contribuant au fond extragalactique infrarouge, et d'autre part la modelisation de l'evolution des galaxies dans le domaine spectral s'etendant de l'infrarouge moyen au submillimetrique. <br /><br />Le releve FIRBACK est constitue de 3 champs (deux boreaux et un austral) a haute latitude Galactique et de faible emission d'avant-plan, couvrant une surface totale de 3. 89 degre carres.<br /><br />J'expose tout d'abord les techniques de reduction, de traitement et d'etalonnage des donnees cosmologiques ISOPHOT. En particulier, je montre qu'en ayant determine le lobe de l'instrument, l'emission etendue est en accord entre PHOT et DIRBE. Les cartes finales sont construites, et le releve est limite par la confusion σc=45 mJy. <br /><br />Je presente ensuite les techniques d'extraction des sources et de simulation pour la photometrie, qui permettent de construire le catalogue final de 106 sources, de flux compris entre 180 mJy (4σc ) et 2.4 Jy. Le catalogue complementaire regroupe 90 sources de flux compris entre 135 et 200 mJy. Les comptages de galaxies presentent un fort exces par rapport aux modeles sans et avec evolution, et aux observations locales : ils ne sont compatibles qu'avec des scerarii de forte evolution. Les sources representent 4% du fond extragalactique a 170 µm. Les quelques identifications a d'autres longueurs d'onde (en particulier dans le domaine visible et submillimetrique) suggerent que les sources FIRBACK sont des galaxies tres lumineuses dont la majorite est locale, mais dont une fraction non negligeable se situe a des redshifts superieurs a 1.<br /> <br />Dans le but de comprendre la nature des sources FIRBACK et d'apporter <br />des contraintes sur l'evolution des galaxies infrarouges, j'ai developpe un modele phenomenologique d'evolution. En utilisant la fonction de luminosite locale observee et une famille de spectres de galaxies starburst, il est possible de contraindre l'evolution de la fonction de luminosite en ajustant toutes les donnees existantes : comptages profonds a 15, 170 et 850 µm et spectre du fond extragalactique. Je montre ainsi que l' evolution des galaxies dans le domaine couvrant l'infrarouge moyen au submillimetrique est dominee par une population de galaxies infrarouges ultra-lumineuses, dont le pic se situe a L=2.0*10^11 Luminosites solaires. Les distributions en redshift sont en accord avec les observations. Le modele permet de faire des predictions pour les futures observations spatiales de SIRTF (Spitzer), Planck et FIRST (Herschel).

Ces dernières années les principaux relevés cosmologiques ont collectés plusieurs dizaines de milliers de spectres de noyaux actifs de galaxies (connus aussi sous l'abréviation anglaise AGN), illustrant ainsi la grande éfficacité des techniques de pré-sélections optiques de candidat AGN. Ils ont ainsi permis une étude statistique détaillée de la population d'AGN.<br />Le revers de ces techniques de pré-sélection est que certaines catégories de la population globale des AGN optiques sont peut-être sous-représentées dans ces échantillons, biaisant notre compréhension actuelle de l'évolution de ces objets.<br /><br />Cette thèse de doctorat est dédiée à l'étude des propriétés des AGN de type 1 de faible luminosité. Dans ce but nous utilisons un échantillon spectroscopique de 130 AGN à raies<br />d'émission larges, extrait d'un grand relevé de galaxie: le VIRMOS VLT Deep Survey (VVDS).<br />Cet échantillon présente un intérêt unique, de part la simplicité des critères de pré-sélection de ces objets (une simple limite en magnitude) ainsi que par la profondeur en magnitude atteinte: il fournit d'une part un aperçu des propriétés des AGN de type 1 à des magnitudes encore peu explorées spectroscopiquement (les AGN étudiés ici sont jusqu'à cent fois plus faibles que ceux du SDSS) et il permet d'autre part de quantifier les biais qui seraient introduits par des critères classiques de sélection.<br /><br />Nous mesurons une densité sur le ciel d'environ 470 AGN par degré carré à notre magnitude limite (Iab=24). Une fraction importante des AGN que nous observons ne serait pas sélectionée par les techniques de sélections morphologiques et d'excès d'UV classiquement appliquées. Nous attribuons cet effet à la contamination de nos AGN par leur galaxie hôte, vue leur faible luminosité. La fonction de luminosité des AGN montre qu'il y a relativement plus d'AGN de faible luminosité à bas redshift qu'á plus grand redshift. Cette observation corrobore le scénario de croissance anti-hierarchique de trous-noirs galactiques suggéré par les echantillons d'AGN sélectionnés en rayons-X.<br />Finalement nous nous sommes intéressés à la nature des trous noirs qui sont à l'origine de nos AGN. S'agit-il de petits trous noirs galactiques ou bien, au contraire, de trous noirs de grandes masses accrétant faiblement ?<br />Nos résultats, encore préliminaires, suggèrent que nos AGN correspondent en moyenne à des trous noirs galactique de masses intermediaires (~100 millions de masses solaires) accrétant à des taux d'Eddington modeste (~< 10%).

The International Linear Collider (ILC), a high precision electron-positron machine with centre of mass energy extending up to the TeV scale, is curently being proposed and designed. With unprecedented small beam size and high intensity the ILC aims at luminosities of the order of $10^(34)$~cm$^(-2)$s$^(-1)$. Careful monitoring of the beam parameters that affect the luminosity will be mandatory if these ambitious goals are to be achieved.<br /><br />One of the key parameters is beam emittance, the optimisation of which requires beam size monitors with micron resolution.<br />With this aim, a non-invasive laser-wire monitor prototype was designed, installed and run at the PETRA ring. Prior to its installation, background simulations and measurements were performed to verify that they would be low enough to allow<br /> the laser-wire programme to proceed. A lead-tungstate crystal calorimeter for the laser-wire was commissioned, including a study of temperature dependance, geometrical acceptance and energy response. The first laser-wire measurements of the PETRA positron beam size were then performed. The system, calibration and results are reported here.<br /><br />At the ILC, beam energy spread and beamstrahlung effects modify the luminosity spectrum. Determination of these effects is crucial in order to extract precision physics from threshold scans. In order to provide a run-time diagnostic scheme to address this, a fast luminosity spectrum measurement technique employing forward calorimetry and statistical unfolding was devised, using the Bhabha process at low angles. The scheme is described and first results are presented.