L'experience Double Chooz etudie les anti-neutrinos electroniques provenant de reacteurs nucleaires pour mesurer le parametre de melange θ₁₃ dans le phenomene d'oscillation des neutrinos. Deux detecteurs souterrains identiques sont places a differentes distances des reacteurs de la centrale de Chooz dans les Ardennes. Le Detecteur Lointain est entre en service en avril 2011, et le Detecteur Proche en janvier 2015. Cette these presente une analyse des phase simple et double detecteurs de l'experience. Les neutrinos sont detectes par desintegration β inverse dans Double Chooz, ou un positron et un neutron sont emis, creant deux signaux coincidents. Differentes analyses ont ete menees sur des echantillons dans lesquels le neutron capture sur un atome de gadolinium ou d'hydrogene. Une analyse jointe des deux captures est egalement presentee. Les bruits de fond proviennent de la radioactivite ambiante et des muons atmospheriques (emetteurs (β-n), neutrons rapides et muons s'arretant et se desintegrant dans le detecteur). Cette these se focalise sur le developpement de techniques pour reduire le bruit de fond lie aux muons se desintegrant dans le detecteur. Avec l'aide de collegues de l'APC et du MIT, un TPC a neutrons a ete installe dans les deux laboratoires souterrains a Chooz. Cette chambre a projection temporelle, appelee DCTPC, remplie d'un melange helium/CF₄ mesure le flux, le spectre en energie, et la direction des neutrons rapides dans les deux laboratoires avec des blindages differents (respectivement 150 et 300 metres equivalents d'eau pour le Laboratoire Proche et Lointain). (auteur)