Les travaux décrits dans cette thès e sont centrés sur les études et l'optimisation des mesures de la lumière de scintillation dans un système d'imagerie médicale innovant, appelée XEMIS2. Il est constitué d'une caméra Compton au xénon liquide, conçue pour une imagerie 3 gamma des petits ani maux à faible activité.
L'objectif principal de XEMIS2 est la localisation en 3 dimensions d'un radiopharmaceutique marqué avec un radionucléide spécifique, tel que le Scandium 44, et la réduction de l'activité administrée tout en préservant la qualité de l'image. Dans XEMIS2, la lumière de scintillation fournit principalement le temps d'interaction des rayons gamma. Un ensemble de photomultiplicateurs sont répartis autour du volume actif pour le mesurer. En outre, un système de mesure de la lumière de scin tillation auto déclenché a été spécialement développé pour XEMIS2 afin d’effectuer une prise de données continue avec un temps mort électronique négligeable. Le prototype d'acquisition de données a été implémenté et qualifié dans le prototype XEMIS1 en pre nant en compte les conditions de fonctionnement propres à XEMIS2. Les résultats expérimentaux indiquent que ce système de détection dédié a de bonnes performances dans la mesure de la lumière de scintillation. De plus, en corrélant les signaux de scintilla tion avec les signaux d'ionisation par un algorithme sur la base de la carte de collection de lumière, il est possible de pré localiser spatialement les interactions des photons gamma et ainsi de réaliser la fiducialization virtuelle du volume actif. Ceci contribue à réduire l'occupation de la TPC (Time Projection Chamber) dans le cadre d’une possible augmentation de l’activité injectée afin de raccourcir le temps d'exposition.

Mots clés: Xénon liquide, camera Compton, lumière de scintillation, imagerie médicale, imagerie 3 gamma, Time Projection Chamber