Le Modèle Standard de la physique des particules est un cadre théorique couronné d'un extrême succès, décrivant les particules élémentaires et leurs interactions. Avec la découverte du boson de Higgs par les expériences ATLAS et CMS en 2012, le Modèle Standard est désormais complet. Cependant, il demeure toujours des questions ouvertes, appelant un modèle théorique plus large qui englobe le Modèle Standard, tout en fournissant des mécanismes pour les phénomènes inexpliqués. La supersymétrie offre un tel cadre en introduisant une nouvelle symétrie entre bosons et fermions. Elle permet de résoudre le problème de la hiérarchie de la masse du boson de Higgs et offre également un candidat pour expliquer la matière noire de l'univers.La première partie de cette thèse est la recherche de supersymétrie avec le détecteur ATLAS au LHC, en utilisant l'ensemble des données du Run 2, dont la luminosité intégrée s'élève à 139 fb⁻¹. Mon travail se focalise sur la recherche de squarks et de gluinos, les super-partenaires des quarks et des gluons, dans des modèles où la R-parité est conservée et dans les états finaux comprenant des jets et une grande énergie transverse manquante. Ma principale contribution à cette analyse fut le développement et l'optimisation d'une nouvelle technique, nommée ajustement "Multi-Bin", pour améliorer la séparation du signal par rapport au bruit et étendre la portée d'exclusion de la recherche. Le gain attendu en la section efficace exclue par l'utilisation d'une configuration d'ajustement Multi-Bin, par opposition à l'approche traditionnelle "cut& count", a été estimé à 40-70% dans les modèles étudiés. De plus, j'ai travaillé sur l'inférence statistique de la recherche, allant de l'évaluation des diverses systématiques à l'interprétation des résultats dans différents modèles supersymétriques simplifiés. Aucun excès au-delà des prédictions du Modèle Standard n'a été trouvé, et, par conséquent, les squarks et les gluinos possédant des masses allant respectivement jusqu'à 1.85 TeV et 2.34 TeV ont été exclus. Ce résultat est une amélioration significative par rapport au cycle précédent de l'analyse, et l'une des contraintes les plus fortes sur les masses actuelles des squarks et des gluinos.La phase d'acquisition de données à haute luminosité (HL-LHC) verra le taux des collisions augmenter d'un facteur de 5 à 7. Afin d'atténuer l'augmentation de l'empilement, ATLAS installera un nouveau détecteur au silicium de haute granularité avec une très bonne résolution temporelle qui sera situé dans la région avant, le High Granularity Timing Detector (HGTD). L'objectif de ce détecteur est d'atteindre une résolution en temps meilleure que 50 ps par trace. La seconde partie de cette thèse porte sur deux aspects principaux du développement du HGTD. D'une part, j'ai effectué des études avec la simulation pour évaluer l’occupation et les besoins du système de lecture du détecteur avec diverses géométries. L'occupation du détecteur doit rester inférieure à 10 %, afin de pouvoir correctement attribuer les dépôts d'énergie des traces traversant le détecteur. Il a été constaté que cette limite était satisfaite avec une taille de capteur de 1.3x 1.3 mm², qui est désormais la référence pour le futur détecteur. De plus, l'organisation du système de lecture a été optimisée afin de maximiser l'espace disponible et de minimiser les composants nécessaires. La performance de tout détecteur au silicium est fortement liée à la conception du circuit électronique front-end. Dans le cadre de mon travail à HGTD, j'ai également participé à la caractérisation de deux prototypes électroniques front-end, ALTIROC0 et ALTIROC1, à la fois en laboratoire avec un système d'étalonnage et en tests faisceaux avec des électrons et des protons de haute énergie. La résolution temporelle obtenue était inférieure à 55 ps dans tous les appareils testés, la meilleure performance obtenue étant de 34 ps.