Recherche indirecte de matière noire à travers les rayons cosmiques d'antimatière

La matiere noire astronomique est une composante essentielle de l'univers. Depuis sa mise en evidence en 1933 par Fritz Zwicky dans l'amas de Coma, sa presence au sein des galaxies et des amas de galaxies a ete largement confirmee. Les observations du satellite Planck permettent de fixer le modele standard cosmologique selon lequel 85% de la matiere de l'univers est constituee de matiere noire.La nature de cette derniere demeure cependant aujourd'hui inconnue. De nombreux candidats ont ete proposes. L'explication la plus plausible fait etat de particules massives et interagissant faiblement avec la matiere ordinaire. Ces particules de matiere noire, denommees WIMPs pour Weakly Interactive Massive Particles, sont predites par les extensions du modele standard des particules, a l'instar des theories supersymetriques ou des theories a dimensions supplementaires de type Kaluza-Klein.Les particules de matiere noire sont traquees activement dans les accelerateurs de particules et dans les detecteurs souterrains. Une strategie alternative consiste a rechercher les signatures de leur presence dans la Voie Lactee a travers les rayons cosmiques, messagers de l'univers. En effet, on s'attend a ce que les WIMPs presents dans la galaxie s'annihilent en paires particules-antiparticules. Les mecanismes produisant de l'antimatiere etant tres rares, les antiparticules cosmiques constituent des messagers privilegies de la presence de matiere noire.Ce memoire de these se concentre sur la recherche indirecte de matiere noire a travers les flux de positrons et d'antiprotons cosmiques. L'objet de ce travail est de confronter les modeles theoriques de particules de matiere noire aux donnees experimentales, afin de mettre eventuellement en evidence les hypothetiques WIMPs et d'en determiner les proprietes.La premiere partie dresse le bilan des recherches actuelles de matiere noire avant de se consacrer aux modes de production et de propagation des rayons cosmiques.La these se concentre ensuite sur l'interpretation de la fraction positronique mesuree par la collaboration AMS-02. La possibilite d'expliquer les donnees par la presence de matiere noire dans la galaxie est etudiee. Une explication alternative impliquant des pulsars proches produisant des positrons est examinee. Une methode permettant de traiter la propagation des positrons cosmiques de basse energie est ensuite developpee, et les premieres contraintes sur les proprietes de la matiere noire sont alors derivees a partir des mesures du flux de positrons a basse energie.Ce travail se poursuit avec l'etude de la propagation des antiprotons cosmiques. L'influence des effets de propagation a basse energie sur la determination des proprietes de la matiere noire est exploree. De nouvelles contraintes sont derivees a partir des donnees experimentales de la collaboration PAMELA. Les incertitudes theoriques sur la determination du fond astrophysique sont evaluees. L'interpretation des mesures preliminaires du rapport antiprotons sur protons par la collaboration AMS-02 et les consequences pour la matiere noire sont finalement discutees.