Cette thèse est centrée sur l'étude des polytopes hyperboliques, des groupes de réflexions et invariants associes. Soit G un groupe de Coxeter, sous-groupe de Isom Hn. Alors, il existe un domaine fondamental P ⊂ Hn qui est naturellement associe 'a ce groupe G. Le domaine P est un polytope de Coxeter. Réciproquement, chaque polytope de Coxeter P engendre un groupe de Coxeter agissant sur Hn: le groupe engendre par les réflexions par rapport a ses facettes. Ces réflexions forment un ensemble naturel de générateurs pour le groupe G. On peut donc exprimer la série de d'accroissement fS (t) du groupe G par rapport a l'ensemble S. Par un resultat de R. Steinberg, la série d'accroissement associée correspond a la série de Taylor d'une fonction rationnelle. Le taux d'accroissement τ de G est l'inverse du rayon de convergence de cette dernière. Le taux de convergence est un entier algébrique et, par un resultat de J. Milnor, τ > 1. Par un résultat de W. Parry, si G agit sur H2 de fa¸con co-compacte, son taux d'accroissement est un nombre de Salem. Par un résultat de W. Floyd, il existe un lien géométrique entre les taux d'accroissement des groupes de Coxeter cocompacts et ceux des groupes a co-volume fini agissant sur H2. Ce lien correspond a une image géométrique de la convergence d'une suite de nombres de Salem vers un nombre de Pisot. Dans cette thèse, on verra un phénomène analogue en dimension 3. En dimension n ≥ 4, le taux d'accroissement d'un groupe de Coxeter agissant de fa¸con cocompacte sur Hn n'est plus un nombre de Salem, ni un nombre de Pisot. Nous nous intéressons a une classe particulière de groupes de Coxeter est celle des groupes de Coxeter rectangulaires. Dans ce cas, les domaines fondamentaux sont des poly- topes aux angles diedres droits. Concernant la classe de polytopes rectangulaires compacts (respectivement, 'a volume fini, id'eaux) dans H4, on pose les problèmes suivants: - déterminer le volume minimal dans ces familles, - déterminer le nombre minimal de composante combinatoire (facettes, faces, arêtes, sommets) dans ces familles. Dans le cas des polytopes rectangulaires a volume fini, la solution a été donnée par E. Vinberg, L. Potyagailo et par B. Everitt, J. Ratcliffe, S. Tschantz. Pour les polytopes rectangulaires compacts, il existe seulement une conjecture. Dans cette these, nous repondons a ces questions dans le cas des polytopes rectangulaires id'eaux.

Deux défis de la théorie du codage algébrique sont traités dans cette thèse. Le premier est le décodage efficace (dur et souple) de codes de Reed--Solomon généralisés sur les corps finis en métrique de Hamming. La motivation pour résoudre ce problème vieux de plus de 50 ans a été renouvelée par la découverte par Guruswami et Sudan à la fin du 20ème siècle d'un algorithme polynomial de décodage jusqu'au rayon Johnson basé sur l'interpolation. Les premières méthodes de décodage algébrique des codes de Reed--Solomon généralisés faisaient appel à une équation clé, c'est à dire, une description polynomiale du problème de décodage. La reformulation de l'approche à base d'interpolation en termes d'équations clés est un thème central de cette thèse. Cette contribution couvre plusieurs aspects des équations clés pour le décodage dur ainsi que pour la variante décodage souple de l'algorithme de Guruswami--Sudan pour les codes de Reed--Solomon généralisés. Pour toutes ces variantes un algorithme de décodage efficace est proposé. Le deuxième sujet de cette thèse est la formulation et le décodage jusqu'à certaines bornes inférieures sur leur distance minimale de codes en blocs linéaires cycliques. La caractéristique principale est l'intégration d'un code cyclique donné dans un code cyclique produit (généralisé). Nous donnons donc une description détaillée du code produit cyclique et des codes cycliques produits généralisés. Nous prouvons plusieurs bornes inférieures sur la distance minimale de codes cycliques linéaires qui permettent d'améliorer ou de généraliser des bornes connues. De plus, nous donnons des algorithmes de décodage d'erreurs/d'effacements [jusqu'à ces bornes] en temps quadratique.

Le but de cette thèse est d'établir des résultats énumératifs sur certaines classes de chemins et d'animaux. Ces résultats sont obtenus en appliquant la théorie des empilements de pièces développée par Viennot. Nous étudions les excursions discrètes (ou chemins de Dyck généralisés) de hauteur bornée; nous obtenons des interprétations combinatoires et des extensions de résultats de Banderier, Flajolet et Bousquet-Mélou. Nous décrivons et énumérons plusieurs classes de chemins auto-évitants, dits chemins faiblement dirigés. Ces chemins sont plus nombreux que les chemins prudents qui forment la classe naturelle la plus grande jusqu'alors. Nous calculons le périmètre de site moyen des animaux dirigés, prouvant des conjectures de Conway et Le Borgne. Enfin, nous obtenons des résultats nouveaux sur l'énumération des animaux de Klarner et les animaux multi-dirigés de Bousquet-Mélou et Rechnitzer.

Cette thèse présente la construction de courbes tropicales réelles dans R^3 dont la projectivisation, qui est un entrelacs projectif dans IRP^3, est constituée de 2 composantes, I'une étant isotope à un noeud donné au départ. Dans le cas de certains noeuds toriques, il est possible de modifier cette construction pour que I'entrelacs projectif correspondant ait une seule composante isotope au noeud torique considéré. Pour chacune de ces courbes tropicales réelles, nous faisons appel au théorème récent de G. Mikhalkin, qui affirme l'existence d'une algébrique réelle non singulière dans IRP^3, de même genre et degré que la courbe tropicale réelle considérée, et qui est isotope à l'entrelacs projectif correspondant.

Cette thèse vise à développer des stratégies permettant d'augmenter la puissance du calcul séquentiel et des systèmes distribués, elle traite en particulier, la décomposition séquentielle des opérations ainsi que des systèmes d'édition collaboratifs décentralisés. La croissance rapide de l'utilisation des nouvelles technologies informatiques résulte de la nécessité d'avoir des performances élevées, dans tout domaine lié au calcul informatique. Une telle quête de performances a abouti à une plus grande complexité dans les architectures informatiques, conduisant à un stress non négligeable dans la technologie des compilateurs. De puissants microprocesseurs se trouvent au cœur de toute machine informatique, allant des serveurs et ordinateurs personnels, aux ordinateurs portables, jusqu'aux téléphones cellulaires " iPhone ". En effet, l'augmentation incessante des performances constitue un défi permanent dans les sciences informatiques. Par ailleurs, le développement rapide des réseaux informatiques a conduit à un progrès vers une édition collaborative en temps réel (RCE). Cette dernière permet à des groupes d'utilisateurs l'édition simultanée de documents partagés résidant dans des sites physiques dispersés, mais interconnectés par un réseau informatique. Dans de tels systèmes distribués, les conflits liés aux communications sont un défi à relever. De ce fait, la communication indexée devient une nécessité absolue. Nous introduisons, une méthode d'indexage avec précision contrôlée. Celle-ci permet la génération d'identifiants uniques utilisés dans l'indexage des communications dans les systèmes distribués, plus particulièrement dans les systèmes d'édition collaboratifs décentralisés. Ces identifiants sont des nombres réels avec un motif de précision contrôlé. Un ensemble fini d'identifiants est conservé pour permettre le calcul de cardinalités locales et globales. Cette propriété joue un rôle prépondérant dans la gestion des communications indexées. De plus, d'autres propriétés incluant la préservation de l'ordre sont observées. La méthode d'indexage a été testée et vérifiée avec succès. Ceci a permis la conception d'un système d'édition collaboratif décentralisé. Aussi, nous explorons les stratégies existantes, relatives a la décomposition séquentielle d'opérations, que nous étendons à de nouvelles stratégies. Ces stratégies mènent à une optimisation (processeur, compilateur, mémoire, code). Ces styles de décomposition portent un intérêt majeur à la communauté scientifique. Des recherches et des implémentations de plus en plus rapides résultent de la conception d'unité arithmétique.

L'Algèbre tropicale peut être considérée comme un domaine relativement nouveau en mathématiques. Elle apparait dans plusieurs domaines telles que l'optimisation, la synchronisation de la production et du transport, les systèmes à événements discrets, le contrôle optimal, la recherche opérationnelle, etc. La première partie de ce manuscrit est consacrée a l'étude des applications de l'algèbre tropicale à l'analyse numérique matricielle. Nous considérons tout d'abord le problème classique de l'estimation des racines d'un polynôme univarié. Nous prouvons plusieurs nouvelles bornes pour la valeur absolue des racines d'un polynôme en exploitant les méthodes tropicales. Ces résultats sont particulièrement utiles lorsque l'on considère des polynômes dont les coefficients ont des ordres de grandeur différents. Nous examinons ensuite le problème du calcul des valeurs propres d'une matrice polynomiale. Ici, nous introduisons une technique de mise à l'échelle générale, basée sur l'algèbre tropicale, qui s'applique en particulier à la forme compagnon. Cette mise à l'échelle est basée sur la construction d'une fonction polynomiale tropicale auxiliaire, ne dépendant que de la norme des matrices. Les raciness (les points de non-différentiabilité) de ce polynôme tropical fournissent une pré-estimation de la valeur absolue des valeurs propres. Ceci se justifie en particulier par un nouveau résultat montrant que sous certaines hypothèses faites sur le conditionnement, il existe un groupe de valeurs propres bornées en norme. L'ordre de grandeur de ces bornes est fourni par la plus grande racine du polynôme tropical auxiliaire. Un résultat similaire est valable pour un groupe de petites valeurs propres. Nous montrons expérimentalement que cette mise à l'échelle améliore la stabilité numérique, en particulier dans des situations où les données ont des ordres de grandeur différents. Nous étudions également le problème du calcul des valeurs propres tropicales (les points de non-différentiabilité du polynôme caractéristique) d'une matrice polynômiale tropicale. Du point de vue combinatoire, ce problème est équivalent à trouver une fonction de couplage: la valeur d'un couplage de poids maximum dans un graphe biparti dont les arcs sont valués par des fonctions convexes et linéaires par morceaux. Nous avons développé un algorithme qui calcule ces valeurs propres tropicales en temps polynomial. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous nous intéressons à la résolution de problèmes d'affectation optimale de très grande taille, pour lesquels les algorithms séquentiels classiques ne sont pas efficaces. Nous proposons une nouvelle approche qui exploite le lien entre le problème d'affectation optimale et le problème de maximisation d'entropie. Cette approche conduit à un algorithme de prétraitement pour le problème d'affectation optimale qui est basé sur une méthode itérative qui élimine les entrées n'appartenant pas à une affectation optimale. Nous considérons deux variantes itératives de l'algorithme de prétraitement, l'une utilise la méthode Sinkhorn et l'autre utilise la méthode de Newton. Cet algorithme de prétraitement ramène le problème initial à un problème beaucoup plus petit en termes de besoins en mémoire. Nous introduisons également une nouvelle méthode itérative basée sur une modification de l'algorithme Sinkhorn, dans lequel un paramètre de déformation est lentement augmenté. Nous prouvons que cette méthode itérative(itération de Sinkhorn déformée) converge vers une matrice dont les entrées non nulles sont exactement celles qui appartiennent aux permutations optimales. Une estimation du taux de convergence est également présentée.

Les données médicales souffrent de problèmes d'uniformisation ou d'incertitude, ce qui les rend difficilement utilisables directement par des logiciels médicaux, en particulier dans le cas du recrutement pour les essais cliniques. Dans cette thèse, nous proposons une approche permettant de palier la mauvaise qualité de ces données à l'aide de méthodes de classification supervisée. Nous nous intéresserons en particulier à 3 caractéristiques de ces données : asymétrie, incertitude et volumétrie. Nous proposons l'algorithme MOCA-I qui aborde ce problème combinatoire de classification partielle sur données asymétriques sous la forme d'un problème de recherche locale multi-objectif. Après avoir confirmé les apports de la modélisation multi-objectif dans ce contexte, nous calibrons MOCA-I et le comparons aux meilleurs algorithmes de classification de la littérature, sur des jeux de données réels et asymétriques de la littérature. Les ensembles de règles obtenus par MOCA-I sont statistiquement plus performants que ceux de la littérature, et 2 à 6 fois plus compacts. Pour les données ne présentant pas d'asymétrie, nous proposons l'algorithme MOCA, statistiquement équivalent à ceux de la littérature. Nous analysons ensuite l'impact de l'asymétrie sur le comportement de MOCA et MOCA-I, de manière théorique et expérimentale. Puis, nous proposons et évaluons différentes méthodes pour traiter les nombreuses solutions Pareto générées par MOCA-I, afin d'assister l'utilisateur dans le choix de la solution finale et réduire le phénomène de sur-apprentissage. Enfin, nous montrons comment le travail réalisé peut s'intégrer dans une solution logicielle.

Le développement des technologies de séquençage et de génotypage haut-débit permet de mesurer, pour un individu, une grande quantité d'information génomique. L'objectif de ce travail est, dans le cadre de la sélection génomique animale, de sélectionner un sous-ensemble de marqueurs génétiques pertinents permettant de prédire un caractère quantitatif, dans un contexte où le nombre d'animaux génotypés est largement inférieur au nombre de marqueurs étudiées. Ce manuscrit présente un état de l'art des méthodes actuelles permettant de répondre à la problématique. Nous proposons ensuite de répondre à notre problématique de sélection de variables en régression en grande dimension en combinant approches d'optimisation combinatoire et modèles statistiques. Nous commençons par paramétrer expérimentalement deux méthodes d'optimisation combinatoire, la recherche locale itérée et l'algorithme génétique, combinées avec une régression li- néaire multiple et nous évaluons leur pertinence. Dans le contexte de la génomique animale les relations familiales entre animaux sont connues et peuvent constituer une information importante. Notre approche étant flexible, nous proposons une adapta- tion permettant de prendre en considération ces relations familiales via l'utilisation d'un modèle mixte. Le problème du sur-apprentissage étant particulièrement présent sur nos données dû au déséquilibre important entre le nombre de variables étudiées et le nombre d'animaux disponibles, nous proposons également une amélioration de notre approche permettant de diminuer ce sur-apprentissage. Les différentes approches proposées sont validées sur des données de la littérature ainsi que sur des données réelles de Gènes Diffusion.

Ce mémoire donne un aperçu de mes travaux de recherche depuis la thèse. La thématique générale est la mécanique statistique, qui a pour but de comprendre le comportement macroscopique d'un système physique dont les interactions sont décrites au niveau microscopique. De nombreux modèles appartiennent à la mécanique statistique; nos résultats se concentrent sur le modèle d'Ising, le modèle de dimères et les arbres couvrants en dimension deux. Ces trois modèles ont la particularité d'être exactement solubles, c'est-à-dire qu'il existe une expression exacte et explicite pour la fonction de partition. Ce mémoire décrit et met en perspective les résultats de mes publications, et donne les étapes principales des démonstrations.

This thesis is divided into two parts. Part I is about additive combinatorics. Part II deals with questions in elementary number theory. In Chapter 1, we generalize the Davenport transform to prove that if si S\mathbb A=(A, +)S is acancellative semigroup (either abelian or not) and SX, YS are non-empty subsets of SAS such that the subsemigroup generated by SYS is abelian, then SS|X+Y|\gc\min(\gamma(Y, |X|+|Y|-I)SS, where for SZ\subsetcq AS we let S\gamma(Z):=\sup_{z_0\in Z^\times}\in f_(z_0\nc z\inZ) (vm ord)(z-z_0)S. This implies an extension of Chowla's and Pillai's theorems for cyclic groups and a stronger version of an addition theorem by Hamidoune and Karolyi for arbitrary groups. In Chapter 2, we show that if S(A, +) is a cancellative semigroup and SX, Y\subsetcq AS then SS|X+Y|\gc\min(\gammaX+Y), |X|+|Y|-I)SS. This gives a generalization of Kemperman's inequality for torsion free groups and a stronger version of the Hamidoune-Karolyi theorem. In Chapter 3, we generalize results by Freiman et al. by proving that if S(A,\ctlot)S is a linearly orderable semigroup and SSS is a finite subset of SAS generating a non-abelian subsemigroup, then S|S^2-\gc3|S|-2S. In Chapter 4, we prove results related to conjecture by Gyory and Smyth on the sets SR_k^\pm(a,b)S of all positive integers SnS such that Sn^kS divides Sa^a \pmb^nS for fixed integers SaS, SbS and SkS with Sk\gc3S, S|ab|\gc2Set S\gcd(a,b) = 1S. In particular, we show that SR_k^pm(a,b)S is finite if Sk\gc\max(|a|.|b|)S. In Chapter 5, we consider a question on primes and divisibility somchow related to Znam's problem and the Agoh-Giuga conjecture