Le réseau de Toeplitz est un système hamiltonien dont la structure de Poisson est connue. Dans cette thèse, nous donnons l'origine de cette structure de Poisson et nous en déduisons des équations de Lax associées au réseau de Toeplitz. Nous construisons tout d'abord une sous-variété de Poisson Hn de GLn(C), ce dernier étant vu comme un groupe de Lie-Poisson réel ou complexe dont la structure de Poisson provient d'un R-crochet quadratique sur gln(C) pour une R-matrice fixée. L'existence d'hamiltoniens associés au réseau de Toeplitz pour la structure de Poisson sur Hn ainsi que les propriétés du R-crochet quadratique permettent alors d'expliciter des équations de Lax du système. On en déduit alors l'intégrabilité au sens de Liouville du réseau de Toeplitz. Dans le point de vue réel, nous pouvons ensuite construire une sous-variété de Poisson Han du groupe Un qui est lui-même une sous-variété de Poisson-Dirac de GLR n(C). Nous construisons alors un hamiltonien, pour la structure de Poisson induite sur Han, correspondant à un autre système déduit du réseau de Toeplitz : le réseau de Schur modifié. Grâce aux propriétés des sous-variétés de Poisson-Dirac, nous explicitons une équation de Lax pour ce nouveau système et nous en déduisons une équation de Lax pour le réseau de Schur. On en déduit également l'intégrabilité au sens de Liouville du réseau de Schur modifié. / The Toeplitz lattice is a Hamiltonian system whose Poisson structure is known. In this thesis, we reveil the origins of this Poisson structure and we derive from it the associated Lax equations for this lattice. We first construct a Poisson subvariety Hn of GLn(C), which we view as a real or complex Poisson-Lie group whose Poisson structure comes from a quadratic R-bracket on gln(C) for a fixed R-matrix. The existence of Hamiltonians, associated to the Toeplitz lattice for the Poisson structure on Hn, combined with the properties of the quadratic R-bracket allow us to give explicit formulas for the Lax equation. Then, we derive from it the integrability in the sense of Liouville of the Toeplitz lattice. When we view the lattice as being defined over R, we can construct a Poisson subvariety Han of Un which is itself a Poisson-Dirac subvariety of GLR n(C). We then construct a Hamiltonian for the Poisson structure induced on Han, corresponding to another system which derives from the Toeplitz lattice : the modified Schur lattice. Thanks to the properties of Poisson-Dirac subvarieties, we give an explicit Lax equation for the new system and derive from it a Lax equation for the Schur lattice. We also deduce the integrability in the sense of Liouville of the modified Schur lattice.

La complexité des données contenues dans les grandes bases de données a augmenté considérablement. Par conséquent, des opérations plus élaborées que les requêtes traditionnelles sont indispensable pour extraire toutes les informations requises de la base de données. L'intérêt de la communauté de base de données a particulièrement augmenté dans les recherches basées sur la similarité. Deux sortes de recherche de similarité bien connues sont la requête par intervalle (Rq) et par k-plus proches voisins (kNNq). Ces deux techniques, comme les requêtes traditionnelles, peuvent être accélérées par des structures d'indexation des Systèmes de Gestion de Base de Données (SGBDs).Une autre façon d'accélérer les requêtes est d'exécuter le procédé d'optimisation des requêtes. Dans ce procédé les données métriques sont recueillies et utilisées afin d'ajuster les paramètres des algorithmes de recherche lors de chaque exécution de la requête. Cependant, bien que l'intégration de la recherche de similarités dans le SGBD ait commencé à être étudiée en profondeur récemment, le procédé d'optimisation des requêtes a été développé et utilisé pour répondre à des requêtes traditionnelles. L'exécution des requêtes de similarité a tendance à présenter un coût informatique plus important que l'exécution des requêtes traditionnelles et ce même en utilisant des structures d'indexation efficaces. Deux stratégies peuvent être appliquées pour accélérer l'execution de quelques requêtes, et peuvent également être employées pour répondre aux requêtes de similarité. La première stratégie est la réécriture de requêtes basées sur les propriétés algébriques et les fonctions de coût. La deuxième stratégie est l'utilisation des facteurs externes de la requête, tels que la sémantique attendue par les usagers, pour réduire le nombre des résultats potentiels. Cette thèse vise à contribuer au développement des techniques afin d'améliorer le procédé d'optimisation des requêtes de similarité, tout en exploitant les propriétés algébriques et les restrictions sémantiques pour affiner les requêtes. / The complexity of data stored in large databases has increased at very fast paces. Hence, operations more elaborated than traditional queries are essential in order to extract all required information from the database. Therefore, the interest of the database community in similarity search has increased significantly. Two of the well-known types of similarity search are the Range (Rq) and the k-Nearest Neighbor (kNNq) queries, which, as any of the traditional ones, can be sped up by indexing structures of the Database Management System (DBMS). Another way of speeding up queries is to perform query optimization. In this process, metrics about data are collected and employed to adjust the parameters of the search algorithms in each query execution. However, although the integration of similarity search into DBMS has begun to be deeply studied more recently, the query optimization has been developed and employed just to answer traditional queries.The execution of similarity queries, even using efficient indexing structures, tends to present higher computational cost than the execution of traditional ones. Two strategies can be applied to speed up the execution of any query, and thus they are worth to employ to answer also similarity queries. The first strategy is query rewriting based on algebraic properties and cost functions. The second technique is when external query factors are applied, such as employing the semantic expected by the user, to prune the answer space. This thesis aims at contributing to the development of novel techniques to improve the similarity-based query optimization processing, exploiting both algebraic properties and semantic restrictions as query refinements. / A complexidade dos dados armazenados em grandes bases de dados tem aumentadosempre, criando a necessidade de novas operaoes de consulta. Uma classe de operações de crescente interesse são as consultas por similaridade, das quais as mais conhecidas sãoas consultas por abrangência (Rq) e por k-vizinhos mais próximos (kNNq). Qualquerconsulta é agilizada pelas estruturas de indexaçãodos Sistemas de Gerenciamento deBases de Dados (SGBDs). Outro modo de agilizar as operações de busca é a manutençãode métricas sobre os dados, que são utilizadas para ajustar parâmetros dos algoritmos debusca em cada consulta, num processo conhecido como otimização de consultas. Comoas buscas por similaridade começaram a ser estudadas seriamente para integração emSGBDs muito mais recentemente do que as buscas tradicionais, a otimização de consultas,por enquanto, é um recurso que tem sido utilizado para responder apenas a consultastradicionais.Mesmo utilizando as melhores estruturas existentes, a execução de consultas por similaridadetende a ser mais custosa do que as operações tradicionais. Assim, duas estratégiaspodem ser utilizadas para agilizar a execução de qualquer consulta e, assim, podem serempregadas também para responder às consultas por similaridade. A primeira estratégiaé a reescrita de consultas baseada em propriedades algébricas e em funções de custo. Asegunda técnica faz uso de fatores externos à consulta, tais como a semântica esperadapelo usuário, para restringir o espaço das respostas. Esta tese pretende contribuir parao desenvolvimento de técnicas que melhorem o processo de otimização de consultas porsimilaridade, explorando propriedades algébricas e restrições semânticas como refinamentode consultas

Dans le monde du Web, on retrouve les formats RSS et Atom (feeds) qui sont, sans doute, les formats XML les plus populaires et les plus utilisés. Ces formats permettent aux, entre autres, communautés Web, industriels, et services web de publier et d’échanger des documents XML. En outre, ils permettent à un utilisateur de consulter librement des données/informations sans avoir à basculer d’un site à un autre, et cela à l'aide d’applications logicielles. Dans ce cas, l'utilisateur enregistre ses fournisseurs de flux favoris, chaque fournisseur diffuse la liste des nouveaux éléments qui ont été modifiés depuis le dernier téléchargement. Cependant, l'enregistrement d'un certain nombre de sources de flux dans un agrégateur de flux engendre à la fois des problèmes d'hétérogénéité (à cause des différences structurelles et de contenu) et des problèmes de surcharges d’information. Par ailleurs, aucun des agrégateurs de flux existants n’offre une approche qui intègre (ou fusionne) les flux en tenant compte de leurs similarités, du contexte de l’utilisateur et de ses préférences. Dans cette thèse, nous proposons un framework formel qui permet de traiter l'hétérogénéité, l'intégration et l'interrogation des flux d’actualités. Ce framework est fondé sur une représentation arborescente d'un flux et possède trois éléments principaux qui sont les suivants: comparateur de flux, intégrateur de flux, et processeur de requêtes. Le comparateur de flux permet de mesurer le degré de similarité entre deux éléments/flux en utilisant une base de connaissance intégrant une approche ascendante et progressive. Nous proposons une mesure de similarité à base de concept capable de calculer la similarité entre les flux selon le nombre de leurs concepts communs (et différents) et leurs proximités sémantiques. Nous montrons également comment définir et identifier la relation exclusive entre deux textes ou éléments. L’intégrateur de flux permet de fusionner plusieurs flux provenant de différentes sources tout en tenant compte du contexte de l’utilisateur. Nous montrons dans notre étude comment représenter le contexte d’utilisateur ainsi que ses préférences. Nous fournissons un ensemble prédéfini de règles de fusion qui peuvent être enrichies et adaptées par chaque utilisateur. Quant au processeur de requêtes, il se base sur une étude formelle et plus précisément sur une algèbre dédiée à la fusion des flux continus d’actualités que nous proposons ici. Les opérateurs proposés dans cette algèbre sont aidés par des fonctions à base de similarité. Nous catégorisons les opérateurs de flux selon trois catégories: opérateurs d'extraction, opérateurs ensemblistes et opérateur de fusion. Nous montrons que l’opérateur de fusion généralise l’opération de jointure et les opérateurs ensemblistes. Nous fournissons également un ensemble de règles de réécriture et d'équivalence de requêtes pour la simplification et l’optimisation des requêtes. Enfin, nous présentons un prototype nommé «Easy RSS Manager» (EasyRSSManager). Ce prototype est un lecteur sémantique de flux et un composant sémantique pour l’interrogation des fenêtres de flux. EasyRSSManager a été utilisé pour valider, démontrer et tester la faisabilité des différentes propositions de notre étude. En particulier, nous avons testé la complexité en temps et la pertinence de nos approches en utilisant à la fois des données réelles et syntaxiques. / In the Web, RSS and Atom (feeds) are probably the most popular and highly utilized XML formats which allow web communities, publishing industries, web services, etc. to publish and exchange XML documents. In addition, they allow a user to consume data/information easily without roaming from site to site using software applications. Here, the user registers her favorite feed providers; and each provider sends the list of news items changed since the last download. However, registering a number of feed sources in feed aggregators cause both heterogeneity and information overloading problems. Besides, none of the existing RSS/feed aggregators provide an approach that integrates (merges) feeds from different sources considering similarity, user contexts and preferences. In this research, we provide a formal framework that handles the heterogeneity, integration and querying feeds. The framework is based a tree representation of a feed and has three main components: feed comparator, merger and query processor. The feed comparator addresses the issue of measuring the relatedness between news items using a Knowledge Base, a bottom-up and incremental approaches. We proposed a concept-based similarity measure based on the function of the number of shared and different concepts in their global semantic neighborhoods. Here, we use the concept similarity value and relationship as a building block for texts, simple elements and items relatedness algorithms. We show also how to define and identify the exclusive relationship between any two texts and elements. The feed merger addresses the issue of integrating news items from different sources considering a user context. We show here how to represent a user context and her preferences. Also, we provide a set of predefined set of merging rules that can be extended and adapted by a user. The query processor is based on a formal study on RSS query algebra that uses the notion of semantic similarity over dynamic content. The operators are supported by a set of similarity-based helper functions. We categorize the RSS operators into extraction, set membership and merge operators. The merge operator generalizes the join and the set membership operators. We also provide a set of query rewriting and equivalence rules that would be used during query simplification and optimization. Finally, we present a desktop prototype called Easy RSS Manager (EasyRSSManager) having a semanticaware RSS Reader, and semantic-aware and window-based RSS query components. It is designed to validate, demonstrate and test the practicability of the different proposals of this research. In particular, we test the timing complexity and the relevance of our approaches using both a real and syntactic dataset.

Cette thèse a deux résultats d'analyse harmonique sur des groupes réductifs. Soit G connexe et défini sur un corps de nombres F, A les adèles et K un sous-groupe compact maximal de G(A). On a étudié la décomposition de l'espace des fonctions de carré intégrable sur le l'espace quotient G(F)\G(A)/K, en tant que module sur une algèbre de Hecke global. Des résultats similaires que ceux obtenus ici ont été établies par divers auteurs pour de nombreux cas particuliers. La caractéristique principale de la présente approche réside dans le fait qu'il est uniforme. Cette approche a été inspirée par des résultats de G. Heckman et E. Opdam dans les problèmes spectraux pour les algèbre de Hecke graduée. Dans la démonstration, nous avons besoin d'un résultat par M. Reeder sur les espaces de poids des représentations (anti)sphériques de la série discrète de l’algèbre de Hecke affine, aussi, nous sommes confrontés au problème du calcul de certains constantes rationnelles dans le spectre global mesurer en termes de mesures de Plancherel locales.Pour le second résultat, nous montrons qu'un complexe de Coxeter et un immeuble euclidienne peuvent être dotés de fonctions de Morse PL qui permet d'écrire des contractions explicites des complexes cellulaires sous-jacents. Cette approche par la théorie de Morse pour étudier les immeubles de Bruhat-Tits a été inspiré par les idées de G. Savin et M. Bestvina dans le cas de l’immeuble de SL(n). Nous conjecturer que ces contractions ont de bonnes bornes sur leurs coefficients et peuvent donc être utilisés pour calculer les groupes Ext entre les représentations tempérée d'une manière analogue à celle qui a été fait par M. Solleveld et E. Opdam. / This thesis contains two results on harmonic analysis of reductive groups. First, let G be connected and defined over a number field F, A be the ring of adèles and K be a maximal compact subgroup of G(A). We studied the decomposition of the space of square-integrable functions on the quotient G(F)\G(A)/K, as a module for a global Hecke algebra. Similar results than the ones obtained here have been established by various authors for many special cases of reductive groups. The main feature of the present approach is the fact that it is uniform. Such approach was greatly inspired by results of G. Heckman and E. Opdam in treating spectral problems for graded affine Hecke algebras. In the proof, we need a result by M. Reeder on the weight spaces of the (anti)spherical discrete series representations of affine Hecke algebras, as well as we are faced with the problem of computing certain rational constants factors involved in the global spectral measure in terms of local Plancherel measures which are known only in the affine Hecke algebra context.
As for the second result, we show that a Coxeter complex and a Euclidean building can be endowed with piecewise linear Morse functions that allows one to write down explicit contractions of the underlying cell complexes. Such approach via PL Morse theory to study buildings was heavily inspired by ideas from G. Savin and M. Bestvina in the specific case of the building of SL(n). We conjecture that these contractions have nice bounds on their coefficients and thus can be used to compute Ext groups between tempered representations in an analogous way as was done by M. Solleveld and E. Opdam.

Les méthodes formelles ont atteint un degré de maturité conduisant à la conception de systèmes de preuves généralistes, permettant à la fois de vérifier la correction de systèmes logiciels complexes ou de formaliser des mathématiques avancées. Mais souvent, l'accent est mis davantage sur la facilité du raisonnement sur les programmes plutôt que sur leur exécution efficace. L'antagonisme entre ces deux aspects est particulièrement sensible pour les algorithmes de calcul formel, dont la correction repose habituellement sur des concepts mathématiques élaborés, mais dont l'efficacité pratique est une préoccupation importante. Cette thèse développe des approches à l'étude formelle et l'exécution efficace de programmes en théorie des types, et plus précisément dans l'assistant à la preuve \coq{}. Dans un premier temps, nous présentons un environnement d'exécution permettant de compiler en code natif de tels programmes tout en conservant la généralité et l'expressivité du formalisme. Puis, nous nous intéressons aux représentations de données et plus particulièrement au lien formellement vérifié et automatisé entre représentations adaptées aux preuves ou au calcul. Ensuite, nous mettons à profit ces techniques pour l'étude d'algorithmes en algèbre linéaire, comme le produit matriciel de Strassen, le procédé d'élimination de Gauss ou la mise en forme canonique de matrices, dont notamment la forme de Smith pour les matrices sur un anneau euclidien. Enfin, nous ouvrons le champ des applications à la formalisation et au calcul certifié des groupes d'homologie de complexes simpliciaux issus d'images numériques. / Formal methods have reached a degree of maturity leading to the design of general-purpose proof systems, enabling both to verify the correctness of complex software systems and to formalize advanced mathematics. However, the ease of reasoning on programs is often emphasized more than their efficient execution. The antagonism between these two aspects is particularly significant for computer algebra algorithms, whose correctness usually relies on elaborate mathematical concepts, but whose practical efficiency is an important matter of concern. This thesis develops approaches to the formal study and the efficient execution of programs in type theory, and more precisely in the proof assistant \coq{}. In a first part, we introduce a runtime environment enabling the native code compilation of such programs while retaining the generality and expressiveness of the formalism. Then, we focus on data representations and in particular on the formally verified and automatized link between proof-oriented and computation-oriented representations. Then, we take advantage of these techniques to study linear algebra algorithms, like Strassen's matrix product, Gaussian elimination or matrix canonical forms, including the Smith normal form for matrices over a Euclidean ring. Finally, we open the field of applications to the formalization and certified computation of homology groups of simplicial complexes arising from digital images.

Du fait des énormes capacités de calculs des accélérateurs tels que les GPUs et les Xeon Phi, l’utilisation de machines multicoques pourvues d’accélérateurs est devenue commune dans le domaine du calcul haute performance (HPC). La complexité induite par ces accélérateurs a suscité le développement de systèmes d’exécution à base de tâches, dans lesquels les dépendances entre les applications sont exprimées sous la forme de graphe de tâches et où les tâches sont ordonnancées dynamiquement sur les ressources de calcul. La difficulté est alors de concevoir des stratégies d’ordonnancement qui font une utilisation efficace des ressources de calculs et le développement de telles stratégies, même pour un unique noeud hybride, est un enjeu essentiel de la performance des systèmes HPC. Nous considérons dans cette thèse l’ordonnancement de noyaux d’algèbre linéaire dense sur des noeuds complètement hétérogènes et constitués de CPUs et de GPUs. Les performances relatives des accélérateurs par rapport aux coeurs classique dépend très fortement du noyau considéré. Par exemple, les accélérateurs sont beaucoup plus efficaces pour les produits de matrices, par exemple, que pour les factorisations. Dans cette thèse, nous analysons les performances de stratégies statiques et dynamiques d’ordonnancement et nous proposons un ensemble de stratégies intermédiaires, en ajoutant des composantes statiques (respectivement dynamiques) à des stratégies d’ordonnancements dynamique (respectivement statiques). Récemment, une stratégie appelée HeteroPrio a été proposée, qui s’appuie sur les affinités entre les tâches et les ressources pour un petit ensemble de tâches différentes s’exécutant sur deux types de ressources. Nous avons étendu cette stratégie d’ordonnancement pour des graphes de tâches généraux pour deux types de ressources puis pour plus de deux types. De manière complémentaire, nous avons également démontré des facteurs d’approximation et des pires cas pour HeteroPrio dans le cas d’un ensemble de tâches indépendantes sur différents types de plates-formes. / Due to massive computation power of accelerators such as GPU, Xeon phi, multicore machines equipped with accelerators are becoming popular in High Performance Computing (HPC). The added complexity led to the development of different task-based runtime systems, which allow computations to be expressed as graphs of tasks and rely on runtime systems to schedule those tasks among all resources of the platform. The real challenge is to design efficient schedulers for such runtimes to make effective utilization of all resources. Developing good schedulers, even for a single hybrid node, and analyzing them can thus have a strong impact on the performance of current HPC systems. We consider the problem of scheduling dense linear algebra applications on fully hybrid platforms made of CPUs and GPUs. The relative performance of CPU and GPU highly depends on the sub-routine. For instance, GPUs are much more efficient to process matrix-matrix multiplications than matrix factorizations. In this thesis, we analyze the performance of static and dynamic scheduling strategies and we propose a set of intermediate strategies, by adding static (resp. dynamic) features into dynamic (resp. static) strategies. A resource centric dynamic scheduler, HeteroPrio, which is based on affinity between tasks and resources, has been proposed recently for a set of small independent tasks on two types of resources. We extend and analyze this scheduler for general task graphs first on two types of resources and then on more than two types of resources. Additionally, we provide approximation ratios and worst case examples of HeteroPrio for a set of independent tasks on different platform sizes.

On étudie dans cette thèse une structure de semi-anneau dont le produit est basé sur la règle de résolution de la programmation logique. Cet objet mathématique a été initialement introduit dans le but de modéliser la procédure d'élimination des coupures de la logique linéaire, dans le cadre du programme de géométrie de l'interaction. Il fournit un cadre algébrique et abstrait, tout en étant présenté sous une forme syntaxique et concrète, dans lequel mener une étude théorique du calcul. On reviendra dans un premier temps sur l'interprétation interactive de la théorie de la démonstration dans ce semi-anneau, via l'axiomatisation catégorique de l'approche de la géométrie de l'interaction. Cette interprétation établit une traduction des programmes fonctionnels vers une forme très simple de programmes logiques. Dans un deuxième temps, on abordera des problématiques de théorie de la complexité: bien que le problème de la nilpotence dans le semi-anneau étudié soit indécidable en général, on fera apparaître des restrictions qui permettent de caractériser le calcul en espace logarithmique (déterministe et non-déterministe) et en temps polynomial (déterministe). / We study in this thesis a semiring structure with a product based on the resolution rule of logic programming. This mathematical object was introduced initially in the setting of the geometry of interaction program in order to model the cut-elimination procedure of linear logic. It provides us with an algebraic and abstract setting, while being presented in a syntactic and concrete way, in which a theoretical study of computation can be carried on. We will review first the interactive interpretation of proof theory within this semiring via the categorical axiomatization of the geometry of interaction approach. This interpretation establishes a way to translate functional programs into a very simple form of logic programs. Secondly, complexity theory problematics will be considered: while the nilpotency problem in the semiring we study is undecidable in general, it will appear that certain restrictions allow for characterizations of (deterministic and non-deterministic) logarithmic space and (deterministic) polynomial time computation.

Cette thèse traite d’une nouvelle classe de préconditionneurs qui ont pour but d’accélérer la résolution des grands systèmes creux, courant dans les problèmes scientifiques ou industriels, par les méthodes itératives préconditionnées. Pour appliquer ces préconditionneurs, la matrice d’entrée doit être réorganisée avec un algorithme de dissection emboîtée. Nous introduisons également une technique de recouvrement qui s’adapte à l’idée de chevauchement des sous-domaines provenant des méthodes de décomposition de domaine, aux méthodes de dissection emboîtée pour améliorer la convergence de nos préconditionneurs.Les résultats montrent que cette technique de recouvrement nous permet d’améliorer la vitesse de convergence de Nested SSOR (NSSOR) et Nested Modified incomplete LU with Rowsum proprety (NMILUR) qui sont des préconditionneurs que nous étudions. La dernière partie de cette thèse portera sur nos contributions dans le domaine du calcul parallèle. Nous présenterons la distribution des données et les algorithmes parallèles utilisés pour la mise en oeuvre de nos préconditionneurs. Les résultats montrent que sur une grille régulière 400x400x400, le nombre d’itérations nécessaire à la résolution avec un de nos préconditionneurs, Nested Filtering Factorization préconditionneur (NFF), n’augmente que légèrement quand le nombre de sous-domaines augmente jusqu’à 2048. En ce qui concerne les performances d’exécution sur le super-calculateur Curie, il passe à l’échelle jusqu’à 2048 coeurs et il est 2,6 fois plus rapide que le préconditionneur Schwarz Additif Restreint (RAS) qui est un des préconditionneurs basés sur les méthodes de décomposition de domaine implémentés dans la bibliothèque de calcul scientifique PETSc, bien connue de la communauté. / This thesis addresses a new class of preconditioners which aims at accelerating solving large sparse systems arising in scientific and engineering problem by using preconditioned iterative methods. To apply these preconditioners, the input matrix needs to be reordered with K-way nested dissection. We also introduce an overlapping technique that adapts the idea of overlapping subdomains from domain decomposition methods to nested dissection based methods to improve the convergence of these preconditioners. Results show that such overlapping technique improves the convergence rate of Nested SSOR (NSSOR) and Nested Modified Incomplete LU with Rowsum property (NMILUR) precondtioners that we worked on. We also present the data distribution and parallel algorithms for implementing these preconditioners. Results show that on a 400x400x400 regular grid, the number of iterations with Nested Filtering Factorization preconditioner (NFF) increases slightly while increasing the number of subdomains up to 2048. In terms of runtime performance on Curie supercomputer, it scales up to 2048 cores and it is 2.6 times faster than the domain decomposition preconditioner Restricted Additive Schwarz (RAS) as implemented in PETSc.

Le sujet de cette thèse est l'étude de la rotation à long terme des corps célestes.La première partie est consacrée à l’étude de la rotation à long terme de Cérès et Vesta, les deux corps les plus massifs de la ceinture principale d’astéroïdes. Ils sont l’objet d’étude de la sonde spatiale Dawn, qui a permis de déterminer précisément les caractéristiques physiques et de rotation nécessaires au calcul de leurs rotations. La distribution de glace sous et à la surface de Cérès dépend du mouvement de son axe de rotation par le biais de l’obliquité, inclinaison de l’équateur sur l’orbite. Les rotations de Cérès et Vesta étant rapides, l’évolution à long terme des axes de rotation de Cérès et Vesta a été obtenue à l'aide d'une intégration symplectique des équations de la rotation, où une moyenne a été réalisée sur la rotation propre rapide. La stabilité des axes de rotation de Cérès et Vesta a été étudiée en fonction des paramètres de la rotation avec un modèle séculaire semi-analytique, qui a permis de montrer que les axes de rotation ne présentaient pas de caractère chaotique.La seconde partie concerne le développement d'intégrateurs symplectiques dédiés au corps solide. L'intégration de la rotation propre d'un corps solide nécessite d’intégrer les équations issues du hamiltonien du corps solide libre. Ce hamiltonien est certes intégrable et présente une solution explicite nécessitant l’usage des fonctions elliptiques de Jacobi, cependant le coût numérique de ces fonctions est élevé. Lorsque le hamiltonien du corps solide libre est couplé avec une énergie potentielle, l’orientation du corps doit être calculée à chaque pas d’intégration, ce qui augmente le temps de calcul. Des intégrateurs symplectiques ont ainsi été précédemment proposés pour le corps solide libre. Dans ce travail, des intégrateurs spécifiques au corps solide ont été développés en utilisant les propriétés de l’algèbre de Lie du moment cinétique. / This thesis concerns the long-term rotation of celestial bodies.The first part is a study of the long-term rotation of Ceres and Vesta, the two heaviest bodies of the main asteroid belt. The spacescraft Dawn studied these two objects and determined the physical and rotational characteristics, which are necessary for the computation of their rotations. The ice distribution under and on the surface of Ceres depends on the evolution of the obliquity, which is the inclination of the equatorial plane on the orbital plane. As the rotations of Ceres and Vesta are fast, the long-term evolution of the spin axes of Ceres and Vesta was obtained by realizing a symplectic integration of the equations of the rotation averaged on the fast proper rotation. The stability of the spin axes of Ceres and Vesta was studied with respect to the parameters of the rotation with a secular and semi-analytical model, which allowed to show that the spin axes are not chaotic.The second part concerns the development of symplectic integrators dedicated to the rigid body. The integration of the proper rotation of a rigid body needs to integrate the equations given by the Hamiltonian of the free rigid body. This Hamiltonian is integrable and presents an explicit solution using the Jacobi elliptic functions. However, the numerical cost of these functions is high. When the Hamiltonian of the free rigid body is coupled to a potential energy, the orientation of the body is needed at each step, which increases the computation time. Symplectic integrators were then previously proposed for the free rigid body. In this work, symplectic integrators dedicated to the rigid body were developed using the properties of the Lie algebra of the angular momentum.

Soient $X$ et $Y$ des variétés au dessus d’un corps $F$. Dans de nombreuses situations, il s’avère important de savoir si un cycle algébrique modulo équivalence rationnelle y sur Y, défini au dessus du corps des fonctions $F(X)$ de $X$, est en fait déjà défini au niveau du corps de base $F$. Dans cet essai, on traite de cette question, en faisant varier la variété $X$ parmi des variétés telles que des quadriques, des variétés projectives homogènes ou des espaces principaux homogènes. Dans chaque situation, on utilise des outils appropriés tels que les opérations de Steenrod, des résultats de décomposition motivique, ou certains invariants cohomologiques de groupes algébriques. / Let $X$ and $Y$ be some varieties over a field $F$. In many situations, it is important to know if an algebraic cycle modulo rational equivalence $y$ on $Y$ defined over the function field $F(X)$ of $X$ is actually defined over the base field $F$. In this dissertation, we study that matter, making the variety $X$ vary among varieties such as quadrics, projective homogeneous varieties or principal homogeneous spaces. In each situation, we use appropriate tools, such as Steenrod operations, motivic decomposition results or cohomological invariants of algebraic groups.