Le LHC, qui est le collisionneur proton-proton le plus puissant du monde situé au CERN (Suisse), donne une occasion unique de pouvoir tester nos connaissances des interactions fondamentales à l\'échelle du TeV. Au cours de cette thèse, deux projets ont été accomplis dans ce but. Tout d\'abord, la mesure de la section efficace de production d\'au moins deux photons dans l\'état final (pp → ɣɣ +X) a été réalisée à l\'aide des données prises avec une énergie dans le centre de masse de 8 TeV par le détecteur ATLAS, qui est l\'un des détecteurs polyvalents installé autour du LHC. Les photons sont des particules intéressantes pour tester la théorie de l\'interaction forte (chromodynamique quantique ou QCD) car ils sont couplés aux quarks sans pour autant s\'hadroniser, ce qui permet de pouvoir les mesurer avec une très bonne résolution. La mesure de leur taux de production au LHC permet de tester la QCD à la fois dans le domaine perturbatif et non-perturbatif. Elle est également sensible à l\'émission de particules à basse énergie dans l\'état initial, qui est un phénomène délicat à décrire d\'un point de vue théorique à cause des divergences molles et collinéaires découlant de la QCD. Les incertitudes expérimentales ont été divisées par un facteur 2 ou plus comparé aux mesures réalisées précédemment au LHC ou au Tevatron (Fermilab, États-Unis) et la très bonne statistique des données d\'ATLAS à 8 TeV a permis une augmentation significative à la fois de la résolution et de la portée de la mesure. En général, un bon accord est observé avec les prédictions théoriques. Le second projet réalisé au cours de la thèse est consacré à l\'évaluation du potentiel de découverte relié à la mesure de la diffusion ɣɣ au LHC (ɣɣ → ɣɣ ). La diffusion ɣɣ est un processus singulier car prédit uniquement via des fluctuations quantiques, qui n\'a jamais été observé directement. Il implique un terme de couplage à quatre photons, qui montre une sensibilité significative à une large gamme de modèles d\'extension du modèle standard à haute énergie, tels que ceux prédisant l\'existence de dimensions supplémentaires de l\'espace pour résoudre le problème de hiérarchie. En tirant profit du flux important de photons venant des protons au LHC, je montre qu\'il est possible de découvrir des couplages anomaux à quatre photons avec une sensibilité permettant de rivaliser avec certaines recherches directes. Enfin, j\'ai eu l\'occasion de tester la nouvelle puce SAMPIC qui vise à réaliser des mesures de temps de vol avec une précision de l\'ordre de quelques picosecondes grâce à un échantillonnage rapide des signaux de détecteur. Les performances de SAMPIC ont été testées à partir de signaux gaussiens produits par un générateur et par des détecteurs soumis à des impulsions infrarouges. Dans ces conditions idéales, SAMPIC permet de réaliser des mesures de temps de vol avec une résolution de l\'ordre de 4 (40) ps pour les signaux générés (de détecteurs).