La Grille de calcul mondiale pour le LHC (WLCG) offre une infrastructure informatique distribuée considérable dédiée à la communauté scientifique impliquée dans le Grand Collisionneur de Hadrons (LHC) du CERN. Avec un stockage total d'environ un exaoctet, le WLCG répond aux besoins de traitement et de stockage des données de milliers de scientifiques internationaux. À mesure que la phase du High-Luminosity LHC (HL-LHC) approche, le volume de données à analyser augmentera considérablement, dépassant les gains attendus grâce à l'avancement de la technologie de stockage. Par conséquent, de nouvelles approches pour un accès et une gestion efficaces des données, telles que les caches, deviennent essentielles. Cette thèse se plonge dans une exploration exhaustive de l'accès au stockage au sein du WLCG, dans le but d'améliorer le débit scientifique global tout en limitant les coûts. Au cœur de cette recherche se trouve l'analyse des journaux d'accès aux fichiers réels provenant du système de surveillance du WLCG, mettant en évidence les véritables schémas d'utilisation.Dans un contexte scientifique, la mise en cache a des implications profondes. Contrairement à des applications plus commerciales telles que la diffusion de vidéos, les caches de données scientifiques traitent des tailles de fichiers variables, allant de quelques octets à plusieurs téraoctets. De plus, les associations logiques inhérentes entre les fichiers influencent considérablement les schémas d'accès des utilisateurs. La recherche traditionnelle sur la mise en cache s'est principalement concentrée sur des tailles de fichiers uniformes et des modèles de référence indépendants. Au contraire, les charges de travail scientifiques rencontrent des variations de taille de fichier, et les interconnexions logiques entre les fichiers influencent de manière significative les schémas d'accès des utilisateurs.Mes investigations montrent comment l'organisation hiérarchique des données du LHC, en particulier leur compartimentation en "datasets", influence les schémas de demande. Reconnaissant cette opportunité, j'introduis des algorithmes de mise en cache innovants qui mettent l'accent sur la connaissance spécifique des datasets et je compare leur efficacité avec les stratégies traditionnelles axées sur les fichiers. De plus, mes découvertes mettent en évidence le phénomène des "hits retardés" déclenché par une connectivité limitée entre les sites de calcul et de stockage, mettant en lumière ses répercussions potentielles sur l'efficacité de la mise en cache.Reconnaissant le défi de longue date que représente la prédiction de la Popularité des Données dans la communauté de la Physique des Hautes Énergies (PHE), en particulier avec les énigmes de stockage à l'approche de l'ère du HL-LHC, ma recherche intègre des outils de Machine Learning (ML). Plus précisément, j'utilise l'algorithme Random Forest, connu pour sa pertinence dans le traitement des Big Data. En utilisant le ML pour prédire les futurs schémas de réutilisation des fichiers, je présente une méthode en deux étapes pour informer les politiques d'éviction de cache. Cette stratégie combine la puissance de l'analyse prédictive et des algorithmes établis d'éviction de cache, créant ainsi un système de mise en cache plus résilient pour le WLCG.En conclusion, cette recherche souligne l'importance de services de stockage robustes, suggérant une orientation vers des caches sans état pour les petits sites afin d'alléger les exigences complexes de gestion de stockage et d'ouvrir la voie à un niveau supplémentaire dans la hiérarchie de stockage. À travers cette thèse, je vise à naviguer à travers les défis et les complexités du stockage et de la récupération de données, élaborant des méthodes plus efficaces qui résonnent avec les besoins évolutifs du WLCG et de sa communauté mondiale.