Nous généralisons la dualité de Koszul des algèbres et des opérades aux PROPs. Alors que les opérades sont des objets algébriques qui représentent les opérations à plusieurs entrées et une seule sortie sur les différents types d'algèbres, les PROPs modélisent les opérations à plusieurs entrées et plusieurs sorties agissant sur des structures algébriques telles que les bigèbres et les bigèbres de Lie. Nous introduisons un nouveau produit monoidal qui décrit les compositions entre ces opérations et nous restreignons notre étude à la partie connexe de chaque PROP, que nous appelons "propérade", par analogie avec les opérades. Nous généralisons aux propéades les différents objets homologiques associés aux algèbres et aux opérades comme les bar et cobar constructions, les modules et les propérades quasi-libres. Pour une propérade (resp. un PROP) donnée, nous construisons une copropérade (resp. un coPROP) dual ainsi qu'un complexe de Koszul dont l'acyclicité est un critère qui permet de déterminer si la cobar construction fournit une résolution quasi-libre, appelée modèle minimal, de la propérade (resp. du PROP) de départ. Pour démontrer ce théorème, nous introduisons une graduation supplémentaire qui provient ici des différents foncteurs analytiques engendrés par le produit monoidal. Cette théorie nous permet de définir des notions de "bigèbres" à homotopie près, sur un PROP de Koszul. Cette notion est l'équivalente au niveau des "bigèbres" de celle d'algèbre à homotpie près, qui est très importante en topologie algèbrique.

Soient p un nombre premier, Zp l'anneau des entiers p-adiques, Qp le corps des nombres p-adiques et K un sur-corps valué complet de Qp. Soit C(Zp,K) l'algèbre de Banach des fonctions continues de Zp dans K munie de la norme de la convergence uniforme et soit q appartenant à K tel que Iq-1I<1. K. Conrad établit un q-analogue de la base de Mahler. A l'aide de ce dévelopement, utilisant les techniques de calcul ombral, nous établissons une correspondance bijective, d'un côté entre une classe de q-bases orthonormales de C(Zp,K) et une classe d'opérateurs commutant avec l'opérateur de translation r1 tel que r1(f)(x)=f(x+1) et une autre entre une classe de q-bases orthogonales de C(Zp,K) et une classe d'opérateurs commutant avec la q-dérivation de Jackson. Nous obtenons une réalisation du plan quantique et de l'algèbre de Weyl à deux générareurs sous forme concrète d'algèbres d'opérateurs. Nous faisons quelques calculs de normes de ces opérateurs et nous exhibons une famille orthogonale pour l'algèbre de Weyl quantique. Nous obtenons des conditions nécessaires et suffisantes sur les coefficients du développement de Conrad pour qu'une fonction continue soit strictement différentiable, d'abord lorsque q est non racine de l'unité, ensuite lorsque q est une racine primitive de l'unité d'ordre une puissance pN de p. Comme application nous donnons une q-version de l'intégrale de Volkenborn

Le but de cette thèse est de définir, implémenter et évaluer des modèles statistiques de variabilité de courbes et de surfaces basés sur des courants en anatomie numérique. Les courants ont été récemment introduits en imagerie médicale dans le but de définir une métrique entre courbes et surfaces qui ne dépend pas de correspondance de points entre les structures. Cette métrique a été utilisée pour guider le recalage de données anatomiques. Dans cette thèse, nous proposons d'étendre cet outil pour analyser la variabilité de structures anatomiques grâce à l'inférence de modèles statistiques génératifs. Outre la définition et la discussion de tels modèles, nous proposons un cadre numérique pour les estimer efficacement. Plusieurs applications en imagerie cérébrale et cardiaque tendent à montrer la généralité et la pertinence de cette approche. Dans la première partie, nous introduisons de nouveaux outils numériques d'approximation et de compression des courants. Tout d'abord, un cadre rigoureux de discrétisation basé sur des grilles régulières est proposé: il définit des projections en dimension finie des courants qui convergent vers le courant initial quand la grille devient plus fine. Cela permet de définir de manière générique des algorithmes robustes et efficaces pour traiter les courants, avec un contrôle de la précision numérique. En particulier, cela donne une implémentation plus stable de l'algorithme de recalage de courants. Enfin, nous définissons une méthode d'approximation qui calcule une représentation éparse d'un courant à n'importe quelle précision grâce à la recherche d'une base adaptée au signal. Cette représentation éparse est d'un grand intérêt pour compresser de grands ensembles de données anatomiques et pour interpréter les statistiques sur de tels ensembles. Dans la deuxième partie, nous définissons un modèle statistique original qui considère un ensemble de courbes ou de surfaces comme le résultat de déformations aléatoires d'une forme prototype inconnue plus des perturbations résiduelles aléatoires dans l'espace des courants. L'inférence de tels modèles sur des données anatomiques décompose la variabilité en une partie géométrique (capturée par des difféomorphismes) et une partie de "texture" (capturée par les courants résiduels). Cette approche nous permet de traiter trois problèmes anatomiques: d'abord l'analyse de la variabilité d'un ensemble de lignes sulcales est utilisée pour décrire la variabilité de la surface corticale, ensuite l'inférence du modèle sur un ensemble de faisceaux de fibres de la matière blanche montre qu'à la fois la partie géométrique et la texture peuvent contenir de l'information anatomiquement pertinente et enfin l'analyse de la variabilité est utilisée dans un contexte clinique pour la prédiction de la croissance du ventricule droit du coeur chez des patients atteints de la Tétralogie de Fallot. Dans la troisième partie, nous définissons des modèles statistiques pour l'évolution de formes. Nous proposons d'abord une méthode de recalage spatio-temporel qui met en correspondance les ensembles de données longitudinales de deux sujets. Ce recalage prend en compte à la fois les différences morphologiques entre les sujets et la différence en terme de vitesse d'évolution. Nous proposons ensuite un modèle statistique qui estime conjointement un scénario moyen d'évolution à partir d'un ensemble de données longitudinales et sa variabilité spatio-temporelle dans la population. Cette analyse ouvre de nouvelles perspectives pour caractériser des pathologies par une différence de vitesse de développement des organes.

Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'ensemble $Int\left(\mathcal O _K \right)$ des polynômes à valeurs entières sur l'anneau $\mathcal{O}_K$ des entiers d'un corps de nombres $K$. Selon Pólya, une base $\left(f_{n}\right)_{n\in \mathbb{N}}$ du $\mathcal O _K$-module $Int\left(\mathcal O _K \right)$ est dite régulière si pour tout $n \in \mathbb{N}$, $\deg(f_{n})=n$. Un corps $K$ tel que $ Int \left(\mathcal{O}_K \right)$ possède une base régulière est dit de Pólya et le groupe de Pólya d'un corps de nombres $K$ est un sous-groupe du groupe de classes de $K$ qui peut être considéré comme une mesure de l'écart pour un corps au fait d'être de Pólya. Nous étudions le groupe de Pólya d'un compositum $L= K_1 K_2$ de corps de nombres galoisiens et établissons des liens avec la ramification des nombres premiers dans chacune des extensions $K_1 /\mathbb{Q}$ et $K_2 /\mathbb{Q}$. Nous appliquons ces résultats aux corps de nombres de petit degré afin d'élargir la famille des corps de Pólya quadratiques déjà caractérisés. Par ailleurs, une condition pour qu'un corps de nombres $K$ soit de Pólya est que tous les produits d'idéaux de $K$ de même norme soient principaux. Par analogie avec le problème classique du plongement, on peut se poser la question suivante : tout corps de nombres $K$ peut-il être plongé dans un corps de Pólya? Nous donnons une réponse positive à cette question : pour tout corps $K$, le corps de classes de Hilbert $H_K$ de $K$ est un corps de Pólya . Toujours par analogie avec le problème de plongement où l'on sait que les idéaux de $\mathcal{O}_K$ deviennent principaux dans $\mathcal{O}_{H_K}$, on peut définir la notion d'extension de Pólya d'un corps $K$ : il s'agit de corps $L$ contenant $K$ dans lesquels le groupe de Pólya de $K$ devient trivial par extensions des idéaux, ce sont aussi des corps $L$ tels que le $\mathcal O _L$-module engendré par $Int\left(\mathcal O _K \right)$ possède une base régulière. Outre $H_K$ dans le cas général, dans le cas où $K$ est une extension abélienne, la capitulation des idéaux ambiges de $K$ montre que le corps de genre de $K$ en est une extension de Pólya. Ceci nous amène à des questions de minimalité et d'unicité concernant les corps et extensions de Pólya.

Dans cette thèse, une nouvelle représentation des images couleur basée sur une généralisation du signal analytique est introduite. En utilisant l'analogie entre les conditions de Cauchy-Riemann, qui définissent le caractère holomorphe d'une fonction, et l'équation de Dirac dans l'algèbre de Clifford R_{5,0}, un système d'équations dont la solution est le signal monogène couleur est obtenu. Ce signal est notamment basé sur des noyaux de Riesz ainsi que de Poisson 2D, et une représentation polaire, basée sur un produit géométrique, peut lui être associée. Les applications envisagées reposent majoritairement sur cette représentation polaire et sur les informations de couleur et de structures locales s'y rattachant. Des problématiques liées au flot optique couleur, à la segmentation couleur multi-échelle, au suivi d'objets couleur et à la détection de points d'intérêt sont abordées. En ce qui concerne le flot optique, nous nous intéressons à l'extraction du mouvement d'objets d'une certaine couleur en remplaçant la contrainte de conservation de l'intensité par une contrainte de conservation d'angles. Pour la segmentation, une méthode de détection de contours basée sur de la géométrie différentielle et plus particulièrement sur la première forme fondamentale d'une surface, est proposée afin de déterminer les contours d'objets d'une couleur choisie. Pour le suivi d'objets, nous définissons un nouveau critère de similarité utilisant le produit géométrique que nous insérons dans un filtrage particulaire. Enfin, nous resituons la définition du détecteur de Harris dans le cadre de la géométrie différentielle en faisant le lien entre ce dernier et une version "relaxée" du discriminant du polynôme caractéristique de la première forme fondamentale. Ensuite nous proposons une nouvelle version multi-échelle de ce détecteur en traitant le paramètre d'échelle comme une variable d'une variété de dimension 3.

La validation des systèmes critiques réalistes nécessite d'être capable de modéliser et de vérifier formellement des données complexes, du parallélisme asynchrone, et du temps-réel simultanément. Des langages de haut-niveau, comme ceux qui héritent des fondations théoriques des algèbres de processus, ont une syntaxe concise et une grande expressivité pour représenter ces aspects. Cependant, ils disposent de peu d'outils logiciels permettant d'appliquer des algorithmes efficaces du model-checking. Néanmoins, de tels outils existent pour des modèles graphiques, de niveau plus bas, tels que les automates temporisés (par exemple Uppaal) et les réseaux de Petri temporisés (par exemple Tina). Les modèles intermédiaires sont un moyen pour combler le fossé qui sépare les langages des modèles graphiques. Par exemple, NTIF (New Technology Intermediate Format) a été proposé pour représenter des processus séquentiels non-temporisés qui manipulent des données complexes. Dans cette thèse, nous proposons un nouveau modèle nommé ATLANTIF, qui enrichit NTIF de constructions temps-réel et de compositions parallèles de processus séquentiels. Leur synchronisation est exprimée d'une manière simple et intuitive par la nouvelle notion de synchroniseur. Nous montrons qu'ATLANTIF est capable d'exprimer les constructions principales des langages de haut niveau. Nous présentons aussi des traducteurs d'ATLANTIF vers des automates temporisés (pour la vérification avec Uppaal) et vers des réseaux de Petri temporisés (pour la vérification avec Tina). Ainsi, ATLANTIF étend la classe des systèmes qui peuvent en pratique être vérifiés formellement, ce que nous illustrons par un exemple.

Dans cette thèse on s'attache à étudier les crochets de Rankin-Cohen et les déformations correspondantes selon de différents points de vue. On présente d'un côté une nouvelle interprétation des déformations de Rankin-Cohen via la théorie de "Quantification par Deformations de Fedosov(en collaboration avec P. Bieliavsky et X. Tang). On parvient notamment à redémontrer un théorème de Connes-Moscovici sur la déformation formelle des algèbres sous l'action d'une algèbre de Hopf H1 munie d'une structure projective. De l'autre cote on donne dans Chapitre III une interprétation détaillée des crochets de Rankin-Cohen via la théorie de représentations unitaires de SL2(R) et en utilisant cette interprétation on étudie certaines propriétés des produits déformés, notamment l'unicité des produits construits par Cohen-Manin-Zagier et une propriété de séparation du produit d'Eholzer. Dans le dernier chapitre on donne une démonstration élémentaire de l'identité combinatoire qui est cruciale pour démontrer l'associativité dans l'approche de la question de déformations par Cohen-Manin-Zagier, Eholzer, et Connes-Moscovici.

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Mes travaux de recherche se situent dans le domaine de l'informatique décisionnelle, et portent en particulier sur les entrepôts de données (Data Warehouse) et l'analyse en ligne (OLAP, On-Line Analytical Processing). L'originalité de la démarche scientifique suivie par ces recherches réside dans une double orientation consistant à proposer des mécanismes de description couplés aux mécanismes de manipulation des données entreposées dans les systèmes OLAP. Les travaux que je mène depuis 2001 s'articulent en trois axes :  la modélisation et la manipulation des systèmes OLAP,  l'intégration des documents dans les systèmes OLAP, et  la prise en compte de l'usager par la personnalisation des systèmes OLAP. Malgré de nombreux travaux sur la modélisation et la manipulation dans les systèmes OLAP, il n'existe ni standard, ni consensus, que ce soit au niveau des modèles multidimensionnels ou des opérateurs OLAP. Mes premiers travaux ont donc consisté à définir un modèle conceptuel de représentation des données pour les systèmes OLAP basé sur trois concepts clairement formalisés. Ce socle homogène a permis dans un second temps de définir les manipulations OLAP au travers d'un noyau minimum fermé d'opérateurs OLAP. Ce fondement théorique nous permet aujourd'hui d'élaborer des langages assertionels et/ou graphiques dont la complétude au regard de l'algèbre OLAP garanti la couverture du modèle en constellation et la performance des manipulations incrémentales. Pour rendre opérant les systèmes OLAP sur l'ensemble des données d'une organisation, j'ai orienté mes recherches sur l'intégration des documents. Mes recherches ont débouché sur la proposition d'un modèle de représentation unificateur en galaxie. Ce modèle repose sur un unique mécanisme de description des données et supporte les documents dans la globalité de leurs spécificités (contenu, structure, métadonnées). Le défis essentiel a été de maintenir opérants les principes de navigation et d'interrogation des données définis par l'algèbre OLAP. Pour cela, une contribution importante de ces recherches est la spécification de mécanismes d'agrégation textuelle (TOP_KW et AVG_KW) permettant d'assurer des forages dans des amas multidimensionnels de données textuelles. Les systèmes OLAP se sont principalement attachés à faciliter l'accès aux données décisionnelles laissant la charge aux usagers d'expertiser les données par des restitutions destinées à un groupe d'usagers supposés partager des besoins identiques. J'ai donc élargi mes recherches à la personnalisation des systèmes OLAP, par une approche quantitative qui permet à l'usager de définir ses préférences dans une constellation et d'ancrer des annotations qui matérialisent ses analyses et son expertise décisionnelle autorisant ainsi une composante collaborative dans le système OLAP. Enfin, j'ai complété ces propositions par une approche qualitative qui exploite les préférences exprimées par des relations d'ordre pour définir un processus générique autorisant trois types de recommandations contextuelles lors des manipulations OLAP : alternatives, par anticipation et enrichissement. Ces recherches ont fait l'objet de développements dans trois prototypes et s'inscrivent dans le cadre de différents projets et collaborations industrielles notamment dans le milieu médical (Hôpitaux de Paris, Institut Claudius Regaud). Elles ont également donné lieu à plusieurs thèses de doctorat.

Cette thèse présente des méthodes et des algorithmes pour l'évaluation de performance de modèles avec très grands espace d'états décrits par des formalismes de haut niveau. Parmi les différents formalismes couramment utilisés, on se place dans le cadre des Réseaux d'Automates Stochastiques (SAN). Le formalisme SAN se caractérise par la représentation de très grands systèmes par la composition de sous-systèmes (automates), où ces automates interagissent entre eux par des événements synchronisants ou des taux et des probabilités fonctionnels. <br /><br />La première partie de cette thèse s'intéresse au calcul des indices de performances transitoires pour des grands modèles. Lorsqu'on calcule des indices de performances transitoires, tel que la disponibilité ponctuelle, la méthode d'uniformisation est la plus souvent utilisée. Cependant le nombre d'itérations vecteur-matrice peut être très grand ce qui devient critique pour de très grands modèles. Des méthodes de détection du régime stationnaire peuvent réduire le coût de calcul en arrêtant les itérations lorsque le régime stationnaire est atteint. Dans cette thèse, nous proposons une adaptation et une comparaison de différentes méthodes de détection du régime stationnaire lorsque la matrice est stockée sous un format tensoriel. Les méthodes sont comparées selon deux critères : nombre d'itérations et précision des résultats.<br /><br />Dans la deuxième partie, nous présentons le formalisme SAN à temps discret. La définition formelle du formalisme SAN présentée dans cette thèse nous permet de définir la sémantique des modèles en temps discret que nous souhaitons exploiter. Nous définissons une nouvelle algèbre tensorielle (appelée Algèbre Tensorielle compleXe - ATX) capable d'exprimer cette sémantique. Pour cela, trois opérateurs sont définis afin de décrire différents comportement d'un système, tels que la simultanéité, la concurrence et le choix. Enfin, le principal apport de cette thèse réside dans la définition d'une formule tensorielle (appelée Descripteur discret) qui utilise cette nouvelle algèbre pour représenter un modèle SAN à temps discret de façon compacte. Nous montrons que ce descripteur discret permet aisément de générer la chaîne de Markov représentée par le modèle SAN.