Abstract : The neutrino oscillation phenomenon was discovered in 1998 by the Super- Kamiokande experiment, 11 years after the first observation of neutrinos from a supernova (SN1987A). Thus, this field has enormously developed over the last ten years. The subject of this thesis is to study, in the astrophysical and cosmological contexts, two unknown neutrino properties: the CP violation and the third mixing angle of the MNSP matrix. We have shown analytically, for the first time, the conditions under which there can be effects of the CP phase on the neutrino fluxes in the star and the electron fraction, which is a key observable of the r-process. The numerical calculations, including matter coupling and the non-linear neutrino-neutrino interaction, have shown effects of several percents in the star and smaller effects in an observatory. Then we have studied the consequences of the third mixing angle value on the antineutrino flux in a supernova with a state-of-the-art numerical simulation, including the neutrinoneutrino interaction and a dynamical density matter profile with shock-waves. A characteristic signature of the hierarchy and the angle has been identified in the positron signal associated to the inverse-beta process, in an observatory on Earth. Finally, in the cosmological context, we have studied the impact of the CP violating phase on the electron neutrino chemical potential shortly before primordial nucleosynthesis. In addition to an analytical derivation which provides the conditions for CP effects, we show the impact of the phase on the primordial helium fraction.
Résumé : Le phénomène d'oscillation des neutrinos a été découvert en 1998 par l'experience Super-Kamiokande, 11 ans après la première observation de neutrinos provenant d'une supernova (SN1987A). Ainsi, ce domaine s'est developpé grandement depuis une dizaine d'années. Le sujet de cette thèse est l'étude, dans les contextes astrophysique et cosmologique, de propriétes des neutrinos inconnues: la violation de CP et le troisième angle de mélange de la matrice MNSP. Nous avons montré analytiquement, pour la première fois, les conditions dans lesquelles il peut y avoir des effets de la phase CP sur les flux de neutrinos dans l'étoile ainsi que sur la fraction d'électrons, observable clef du processus-r. Les calculs numériques, incluant le couplage à la matiere et l'interaction neutrino-neutrino non-linéaire, ont montré des effets de plusieurs pourcents dans l'étoile et plus petits dans un observatoire. Ensuite, nous avons étudie les conséquences de la valeur du troisième angle, sur le flux d'antineutrinos `a l'aide d'une simulation numérique dans l'´état de l'art, incluant l'interaction neutrino-neutrino ainsi qu'une densité de matière dynamique avec ondes de chocs. Une signature caractéristique de la hierarchie et de l'angle a été trouvée, dans le signal des positrons, émis via le processus betainverse, dans un observatoire sur Terre. Enfin dans le contexte cosmologique, nous avons étudié l'impact de la phase de violation de CP sur le potentiel chimique des neutrinos électroniques peu avant la nucleosynthèse primordiale. En plus d'une démonstration analytique donnant les conditions d'influence de la phase CP, nous montrons ses conséquences sur la fraction d'Hélium primordial.
