L'Observatoire Pierre Auger, actuellement en cours de construction en Argentine, étudie les rayons cosmiques dont l'énergie est supérieure à quelques EeV. L'expérience combine deux méthodes de détection des gerbes atmosphériques complémentaires: la mesure de la lumière de fluorescence et l'échantillonnage du profil latéral grâce à un réseau de détecteurs répartis au sol sur une surface d'environ 3000 kilomètres carrés. Les méthodes nécessaires au calcul de l'acceptance, dont la connaissance est cruciale pour établir le spectre d'énergie, ont été développées au cours du travail de thèse, et ont permis de déterminer de manière simple et robuste la surface effective de détection du réseau de surface de l'Observatoire Pierre Auger. L'efficacité de détection dépendant de la nature des rayons cosmiques, il est possible de caractériser leur composition grâce aux données du réseau de surface. Le calcul du spectre d'énergie des rayons cosmiques a été mené, en utilisant plusieurs méthodes pour estimer l'énergie des événements détectés. L'utilisation combinée des détecteurs de fluorescence avec le réseau de surface permet d'établir un étalonnage en énergie pratiquement indépendant des modèles d'interactions hadroniques. L'étude des anisotropies des directions d'arrivées des rayons cosmiques permet d'obtenir des informations précieuses sur leur origine et leur transport depuis leurs sources. Une nouvelle méthode d'analyse simple et efficace a été développée pour estimer les paramètres d'une anisotropie (dipôle et quadripôle) sous-jacente dans les données. Cette méthode est appliquée aux premières données de l'Observatoire Pierre Auger.

Les rayons cosmiques occupent une place privilégiée au sein de l'astrophysique et de la physique des astroparticules, non seulement parce qu'ils participent à la plupart des processus énergétiques à l'œuvre dans l'univers, mais parce que leur existence même et la continuité de leur spectre d'énergie (des énergies thermiques à plus de 1020 eV) soulèvent des questions d'une grande fécondité et d'une richesse inattendue. La source de ces particules énergétiques sillonnant le cosmos demeure largement inconnue, et des décennies de recherche n'ont pas permis d'élucider pleinement le lien existant entre celles que l'on voit rayonner sur toute l'étendue du spectre électromagnétique dans telle ou telle source astronomique et celles que l'on détecte au voisinage de la Terre, porteuses d'informations précieuses pour la physique en général. Nous proposons une approche globale et pluridisciplinaire du rayonnement cosmique, insistant sur la nécessité de considérer conjointement ses trois dimensions spectrales : la distribution en énergie (spectre), la distribution angulaire (anisotropies) et la distribution en masse (composition). Nous analysons divers aspects de cette problématique — théoriques, phénoménologiques et expérimentaux — avec une attention particulière au cas des rayons cosmiques ultra-énergétiques, en relation avec l'Observatoire Pierre Auger, mais nous tentons également d'expliciter les liens existant entre les différentes gammes d'énergie, et de mettre en lumière l'importance de la transition galactique/ extragalactique. De nombreuses contraintes sont également apportées par l'astronomie non-thermique et l'astrophysique nucléaire, dont nous discutons certains aspects directement liés aux particules énergétiques, à leur accélération comme à leur propagation dans le cosmos.

Conçu pour mieux comprendre l'origine des rayons cosmiques aux ultra-hautes énergies, l'Observatoire Pierre Auger a commencé une période de prise de données devant s'étendre sur 20 années. Il pourra ainsi obtenir une statistique suffisante aux plus hautes énergies, pour déterminer l'existence ou non de la coupure GZK. Utilisant simultanément deux techniques de détection des gerbes atmosphériques, l'une au sol et l'autre par détection de la lumière de fluorescence, il devrait permettre de déterminer avec une précision sans précédent, aussi bien l'énergie de ces rayons cosmiques que leurs directions d'arrivée et leur nature. Apres une introduction sur les propriétés générales des rayons cosmiques, les modes de production aux plus hautes énergies sont présentes. Nous nous sommes ensuite attachés à un modèle particulier de production, considérant la désintégration de particules super massives reliques, le but étant de déterminer des contraintes sur les temps de vie de ces particules. Après avoir présenté les principes de détection des gerbes atmosphériques et l'Observatoire Pierre Auger, nous considérons la méthode hybride de détection : la mise en place d'une chaine de simulation et la realisation de tirs lasers hybrides ont permis de determiner les performances associées à ce type de détection ainsi que de vérifier la cohérence en temps des horloges des deux détecteurs, essentielle à la méthode utilisée. Enfin, les données de la phase de preproduction ont permis de vérifier les performances des différents types de reconstruction : par le détecteur de fluorescence seul, le detecteur au sol et par la méthode hybride. A partir de ces données, une première comparaison des énergies ainsi qu'une analyse des anisotropies ont été réalisées.

Cette thèse s'intéresse aux transformations et modalités de mise en œuvre de l'ingénierie territoriale. Elle se propose de l'analyser à travers l'émergence d'un nouvel instrument, l'observatoire territorial. Elle pose comme hypothèse que les compétences des professionnels du développement territorial sont déterminantes dans l'efficacité de cette ingénierie et qu'en retour, la structuration de celle-ci influe fortement sur l'évolution de ces compétences. Nous nous intéressons à la conception et aux usages d'observatoires sur les Pyrénées en mobilisant l'entretien auprès des acteurs de ces projets et à travers une position d'observation participante au sein d'une structure d'expertise territoriale.Les projets d'observatoire révèlent un enjeu de construction de compétences collectives dans l'ingénierie territoriale, indispensables pour ancrer l'expertise dans le territoire. Cet enjeu se déploie à différents niveaux : entre agents d'une même structure et entre agents de différentes structures. Ces niveaux font apparaître des médiateurs favorisant l'émergence et la consolidation des compétences collectives. Ces processus entraînent des transformations des compétences individuelles des professionnels ainsi qu'un métissage de celles-ci, aboutissant à l'émergence de profils professionnels hybrides. Par rapport aux compétences mobilisées dans des projets de développement territorial, celles nécessaires au projet d'observatoire territorial sont marquées par un besoin plus fort de stratégie, tout en faisant appel à des compétences techniques spécialisées. L'approche géographique de la compétence comme ressource de la construction territoriale est une avancée majeure de cette thèse.

Les aérosols atmosphériques à l'Observatoire Pierre Auger : caractérisation et effet sur l'estimation de l'énergie des rayons cosmiques d'ultra-haute énergie.L'Observatoire Pierre Auger, situé dans la province de Mendoza en Argentine, réalise actuellement de grandes avancées dans la connaissance de la nature et de l'origine des rayons cosmiques d'ultra-haute énergie. Utilisant une technique de détection hybride, basée sur des détecteurs de surface et des télescopes de fluorescence, il fournit une large statistique, une bonne résolution en énergie, et un contrôle solide des incertitudes systématiques.L'un des principaux défis pour la technique de détection par fluorescence est la compréhension de l'atmosphère, utilisée comme un calorimètre géant. Afin de réduire autant que possible les incertitudes systématiques sur les mesures par fluorescence, la Collaboration Auger a développé un important programme de suivi de l'atmosphère. Le but de ce travail est d'améliorer notre compréhension sur les aérosols atmosphériques, ainsi que leur effet sur la propagation de la lumière de fluorescence.En utilisant un modèle de rétrotrajectographie des masses d'air, il a été montré que les nuits pauvres en aérosols ont des masses d'air provenant plus directement de l'Océan Pacifique. Pour la première fois, l'effet de la taille des aérosols sur la propagation de la lumière a été estimé. En effet, selon l'approche Ramsauer, les gros aérosols ont le plus grand effet sur la diffusion de la lumière. Ainsi, la dépendance en taille a été ajoutée aux paramétrisations décrivant la diffusion de la lumière et utilisée par la Collaboration Auger. Une surestimation systématique de l'énergie et du maximum de développement de la gerbe Xmax est observé.Enfin, une méthode basée sur les tirs laser très incliné produit par le laser central d'Auger a été développée pour estimer la taille des aérosols. Des tailles d'aérosols jusque là jamais détectées à l'Observatoire Pierre Auger peuvent à présent être contraintes. De premiers résultats montrent une population d'aérosols de grande taille en utilisant des tirs laser effectués dans le passé.

C'est à l'intersection des domaines de recherches qu'il y a aujourd'hui le plus de chance de participer à une découverte majeure. Les domaines eux-même sont très bien couverts et c'est vrai qu'il faut parfois tant se spécialiser que les aspects marginaux nous échappent. Voila une motivation qui sort des motivations scientifiques actuelles telles que la compréhension de la destruction de l'ozone polaire, l'évolution de notre climat, ou la recherche d'une vie en dehors de notre planète. C'est pourtant également une motivation qui permet d'être simultanément sur plusieurs sujets brûlants du moment. Ainsi, mon travail passé, actuel et probablement futur sur les atmosphères et les climats de la Terre en particulier et en planétologie en général montrent bien le fil conducteur de mes recherches. La spectroscopie et la mod ́elisation radiative étaient mes outils qui jusqu'à présent marquaient les limites de ces recherches.

L'identification des sources de rayons cosmiques d'ultra-haute énergie (au-delà de 10^18 eV) constituerait une avancée majeure aussi bien dans le domaine de l'astrophysique que dans celui de la physique des particules. La difficulté principale dans la recherche de telles sources réside dans la perte de l'information directionnelle des rayons cosmiques les moins énergétiques. En effet, leur direction est sujette à des déviations d'amplitude inversement proportionnelle à leur énergie à cause des champs magnétiques qu'il traversent lors de leur propagation jusqu'à la Terre. D'autre part, pour des énergies supérieures à 4x10^(19)eV, l'interaction des rayons cosmiques avec le fond diffus cosmologique limite l'horizon de leurs sources à l'Univers proche (200 Mpc ou moins). Cette thèse a été effectuée au sein de l’observatoire Pierre Auger, le plus grand détecteur de rayons cosmiques de haute énergie. Elle est dédiée à l'étude, la sélection, la reconstruction, ainsi qu'à l'analyse des évènements de plus haute énergie. D'autre part, les particules de plus bas numéro atomique sont plus susceptibles de garder leur direction mais la composition des rayons cosmiques est inconnue à de telles énergies. Une méthode de sélection des événements les plus similaires aux protons a été élaborée et développée dans cette thèse pour étudier la possibilité de leur utilisation pour une "astronomie protons" / Identifying the sources of the ultra-high energy cosmic rays (UHECRs, above 10^{18} eV), the most energetic particles known in the universe, would be an important leap forward for both the astrophysics and particle physics knowledge. However, developing a cosmic-ray astronomy is arduous because magnetic fields, that permeate our Galaxy and the extra-Galactic space, deflect cosmic rays that may lose the directional information on their sources. This problem can be reduced by studying the highest energy end of the cosmic ray spectrum. Indeed, magnetic field deflections are inversely proportional to the cosmic ray energy. Moreover, above 4x10^{19} eV, cosmic rays interact with cosmic photon backgrounds, losing energy. This means that the sources of the highest energy cosmic rays observed on Earth can be located only in the nearby universe (200 Mpc or less). The largest detector ever built for detecting cosmic rays at such high energies is the Pierre Auger Observatory, in Argentina. It combines a 3000 km^2 surface array of water Cherenkov detectors with fluorescence telescopes to measure extensive air showers initiated by the UHECRs. This thesis was developed inside the Auger Collaboration and was devoted to study the highest energy events observed by Auger, starting from the selection and reconstruction up to the analysis of their distribution in the sky. Moreover, since the composition at these energies is unknown, we developed a method to select proton-like events, since high Z cosmic rays are too much deflected by magnetic fields to be used for cosmic-ray astronomy.

Cette thèse s’intéresse aux transformations et modalités de mise en œuvre de l’ingénierie territoriale. Elle se propose de l’analyser à travers l’émergence d’un nouvel instrument, l’observatoire territorial. Elle pose comme hypothèse que les compétences des professionnels du développement territorial sont déterminantes dans l’efficacité de cette ingénierie et qu’en retour, la structuration de celle-ci influe fortement sur l’évolution de ces compétences. Nous nous intéressons à la conception et aux usages d’observatoires sur les Pyrénées en mobilisant l’entretien auprès des acteurs de ces projets et à travers une position d’observation participante au sein d’une structure d’expertise territoriale.Les projets d’observatoire révèlent un enjeu de construction de compétences collectives dans l’ingénierie territoriale, indispensables pour ancrer l’expertise dans le territoire. Cet enjeu se déploie à différents niveaux : entre agents d’une même structure et entre agents de différentes structures. Ces niveaux font apparaître des médiateurs favorisant l’émergence et la consolidation des compétences collectives. Ces processus entraînent des transformations des compétences individuelles des professionnels ainsi qu’un métissage de celles-ci, aboutissant à l’émergence de profils professionnels hybrides. Par rapport aux compétences mobilisées dans des projets de développement territorial, celles nécessaires au projet d’observatoire territorial sont marquées par un besoin plus fort de stratégie, tout en faisant appel à des compétences techniques spécialisées. L’approche géographique de la compétence comme ressource de la construction territoriale est une avancée majeure de cette thèse. / This thesis is concerned with transformations and the different means for implementing territorial engineering. Its aim is to analyse territorial engineering through the emergence of a new instrument, the territorial observatory. It advances the hypothesis that the skills of territorial development professionals play a key role in the effectiveness of this engineering, whereas the way it is structured highly influences the evolution of these skills. We focus on the design and uses of observatories in the Pyrenees Mountains through interviews with the actors who participate in these projects, as well as from the viewpoint of a participating observer within a territorial expertise structure. Observatory projects illustrate the challenge involved in the construction of collective skills for territorial engineering, essential for integrating expertise into the territorial framework. This challenge exists at different levels : between representatives of the same structure and between representatives of different structures. These levels give rise to mediators who encourage the emergence and the consolidation of collective skills. These processes lead to transformations in the individual skills of professionals as well as a crossover between them, thus resulting in the emergence of hybrid professional profiles. In relationship to the overall skills mobilised in territorial development projects, those necessary for territorial observatory projects can be distinguished by a greater need for strategy, while requiring specialised technical skills. The geographic approach to skills as a resource for territorial construction is a major contribution of this thesis.

Le télescope de l'Observatoire du Mont-Mégantic est utilisé depuis la fin des années 70. La grande variété d'instruments qui y est disponible en fait un télescope très polyvalent. Cependant, très peu de données existent par rapport à ses aberrations optiques. Il est important de connaître ces aberrations si on désire améliorer la performance optique du télescope. Pour évaluer ces aberrations, deux méthodes de reconstruction de front d'onde ont été utilisées : le senseur de front d'onde de type Shack-Hartmann et le senseur de courbure. L'analyse des fronts d'ondes reconstruits permet d'identifier les aberrations dominantes ainsi que plusieurs paramètres influençant ces aberrations. De plus, les méthodes sont comparées afin de vérifier si elles peuvent permettre un alignement des miroirs primaire et secondaire.

Cette thèse porte sur l’étude des régions HII dans les galaxies proches avec l’instrument SpIOMM, un spectro-imageur à transformée de Fourier à l’Observatoire du Mont-Mégantic. Un échantillon de sept galaxies a été observé avec SpIOMM et un spectrographe longue-fente. La méthode d’analyse proposée profite des avantages des deux instruments. La synthèse des populations stellaires, qui se base sur les données longue-fente, permet de corriger l’ensemble des données SpIOMM pour la présence des profils d’absorption stellaires sous-jacents aux raies d’émission des régions HII. La mesure précise des raies d’émission révèle les détails du gaz ionisé sur toute la surface du disque des galaxies. Un total de 2930 régions HII a été identifié dans les galaxies de l’échantillon. Les caractéristiques physiques de ces régions sont extraites avec des méthodes développées sur-mesure pour les données SpIOMM. Entre autres, des bases de données construites avec des codes de photoionisation sont utilisées pour extraire la métallicité, le paramètre d’ionisation et le rapport d’abondances [N/O] du gaz ionisé. Ces méthodes ont d’ailleurs permis de mettre en évidence certaines lacunes des outils actuellement disponibles pour faire l’analyse des régions HII. La grande résolution spatiale d’SpIOMM révèle les variations des paramètres physiques dans les régions et l’effet du gaz diffus sur les diagnostics. Le profil de luminosité de l’ensemble des régions HII est présenté. Les gradients globaux de métallicité et le rapport d’abondances [N/O] sont mesurés avec précision pour cinq galaxies. L’âge des complexes stellaires contenus dans les régions HII est également estimé. Le profil de luminosité, la courbe de rotation ainsi que certains paramètres de la cinématique des galaxies (vitesse systémique et angle de position) sont obtenus et comparés à la littérature. Mes objectifs de démontrer l’efficacité d’SpIOMM pour l’étude des galaxies et de développer une méthode adaptée aux données de l’instrument pour extraire les paramètres physiques des régions HII ainsi que les caractéristiques générales des galaxies, ont été atteints. Tous les résultats démontrent qu’SpIOMM et SITELLE, son successeur au Télescope Canada-France-Hawaii, sont des instruments inégalables pour l’étude détaillée des raies d’émission dans les galaxies. / This thesis focuses on the study of HII regions in nearby galaxies with SpIOMM, an imaging Fourier transform spectrograph of the Observatoire du Mont-Mégantic. A sample of seven galaxies was observed with SpIOMM and a long-slit spectrograph. The analytical method proposed benefits from the capabilities of both instruments. The synthesis of stellar populations based on the long-slit data allows us to correct the SpIOMM data for the presence of stellar absorption line profiles underneath the HII region emission lines. The accurate measurement of emission lines reveals details of the ionized gas over the whole disk of the galaxies. A total of 2930 HII regions is identified in the whole galaxy sample. The physical characteristics of these regions are extracted using different methods tailored for SpIOMM data. Multiple databases built using photoionization codes are used to extract the metallicity, the ionization factor, and the [N/O] abundance ratio of the ionized gas. These methods have helped to highlight some deficiencies of the currently available tools to analyze the HII regions. The high spatial resolution of SpIOMM underlines the variation of the physical parameters within the regions themselves and, among others, the effect of the diffuse ionized gas on the diagnostics. The luminosity profile for the whole sample of HII regions is presented. The overall metallicity and the [N/O] abundance ratio gradients for five galaxies are measured accurately. The age of the stellar complexes contained in the HII regions is also given. The luminosity profile, rotation curve, and other parameters related to the galaxy kinematics (systemic velocity and position angle) are obtained and compared to the literature. My goals to demonstrate SpIOMM’s efficiency for the study of galaxies and to develop a method adapted to these data in order to extract the HII regions physical parameters and the general characteristics of the galaxies have been reached. All the results demonstrate that SpIOMM and its successor SITELLE, at the Canada-France-Hawaii telescope, are ideal instruments to study in great details the gas emission in galaxies.