Cette thèse présente des résultats sur les algèbres planaires et les sous-algèbres maximales abéliennes dans des algèbres de von Neumann. Les deux premiers chapitres portent sur une construction qui, à une algèbre planaire d'un sous-facteur, associe un facteur II1. Dans le premier chapitre, on définit une classe d'algèbres planaires, qualifiées de non coloriées, qui est adaptée à la théorie des probabilités libres. De plus cette classe contient la classe des algèbres planaires d'un sous-facteur. On montre qu'à toute algèbre planaire non coloriée on peut associer une algèbre de von Neumann. Le résultat principal est que cette algèbre de von Neumann est un facteur II1. Dans le deuxième chapitre, on considère le facteur II1 construit à partir d'une algèbre planaire d'un sous-facteur. On considère une sous-algèbre maximale abélienne génériquement associée à l'algèbre planaire. Le résultat principal est que cette sous-algèbre maximale abélienne est maximale hyperfinie. Dans le troisième chapitre, on considère un invariant introduit par Takesaki pour des sous-algèbres maximales abéliennes. Le résultat principal est de montrer que cet invariant est obtenu par l'action du normalisateur. En particulier, on répond à une question de Takesaki en montrant que toute sous-algèbre maximale abélienne singulière est simple.

Cette thèse présente quelques résultats de la théorie des probabilités non commutatives, et traite en particulier des inégalités de martingales dans des algèbres de von Neumann et de leurs espaces de Hardy associés. La première partie démontre un analogue non commutatif de la décomposition de Davis faisant intervenir la fonction carrée. Les arguments classiques de temps d'arrêt ne sont plus valides dans ce cadre, et la preuve se base sur une approche duale. Le deuxième résultat important de cette partie détermine ainsi le dual de l'espace de Hardy conditionnel h_1(M). Ces résultats sont ensuite étendus au cas 1

Cette thèse présente quelques résultats de la théorie des probabilités non commutatives, et traite en particulier des inégalités de martingales dans des algèbres de von Neumann et de leurs espaces de Hardy associés. La première partie démontre un analogue non commutatif de la décomposition de Davis faisant intervenir la fonction carrée. Les arguments classiques de temps d'arrêt ne sont plus valides dans ce cadre, et la preuve se base sur une approche duale. Le deuxième résultat important de cette partie détermine ainsi le dual de l'espace de Hardy conditionnel h_1(M). Ces résultats sont ensuite étendus au cas 1<p<2. La deuxième partie transfère une décomposition atomique pour les espaces de Hardy h_1(M) et H_1(M) aux martingales non commutatives. Des résultats d'interpolation entre les espaces h_p(M) et bmo(M) sont également établis, relativement aux méthodes complexe et réelle d'interpolation. Les deux premières parties concernent des filtrations discrètes. Dans la troisième partie, on introduit des espaces de Hardy de martingales non commutatives relativement à une filtration continue. Les analogues des inégalités de Burkholder/Gundy et de Burkholder/Rosenthal sont obtenues dans ce cadre. La dualité de Fefferman-Stein ainsi que la décomposition de Davis sont également transférées avec succès à cette situation. Les preuves se basent sur des techniques d'ultraproduit et de L_p-modules. Une discussion sur une décomposition impliquant des atomes algébriques permet d'obtenir les résultats d'interpolation attendus / This thesis presents some results of the theory of noncommutative probability. It deals in particular with martingale inequalities in von Neumann algebras, and their associated Hardy spaces. The first part proves a noncommutative analogue of the Davis decomposition, involving the square function. The usual arguments using stopping times in the commutative case are no longer valid in this setting, and the proof is based on a dual approach. The second main result of this part determines the dual of the conditioned Hardy space h_1(M). These results are then extended to the case 1<p<2. The second part proves that an atomic decomposition for the Hardy spaces h_1(M) and H_1(M) is valid for noncommutative martingales. Interpolation results between the spaces h_p(M) and bmo(M) are also established, with respect to both complex and real interpolations. The two first parts concern discrete filtrations. In the third part, we introduce Hardy spaces of noncommutative martingales with respect to a continuous filtration. The analogues of the Burkholder/Gundy and Burkholder/Rosenthal inequalities are obtained in this setting. The Fefferman-Stein duality and the Davis decomposition are also successfully transferred to this situation. The proofs are based on ultraproduct techniques and L_p-modules. A discussion about a decomposition involving algebraic atoms gives the expected interpolation results

Quelques systèmes quantiques ouverts sont étudiés par la récente théorie des systèmes dynamiques. Un système est couplé à un réservoir, une équation de Volterra dirige son évolution. La limite faible conduit aux résultats markoviens de Davies introduisant les opérateurs de Davies et de Van Hove, calculés formellement. Le semi-groupe de générateur de Davies agit sur les observables du système. On précise des conditions à la complète positivité satisfaites par les modèles connus. Une méthode explicite résout l'équation maîtresse pour un système, formé d'oscillateurs harmoniques, et donne le retour rapide vers l'équilibre. La formule de Feshbach relie la résolvante projetée du liouvillien au générateur de Davies. Des hypothèses spécifiques d'un champ bosonique génèrent des processus gaussiens stationnaires représentés à l'aide d'un mouvement brownien complexe. L'existence d'une mesure invariante prouve l'évolution markovienne de la matrice de densité du système

L'inégalité de Hausdorff-Young a été généralisée aux groupes localement compacts par R. Kunze dans le cas unimodulaire puis par M. Terp dans le cas général. Une version de cette inégalité a été donnée par B. Russo pour les opérateurs intégraux. Dans cette thèse, on établit une inégalité de Hausdorff-Young pour les groupoïdes mesurés qui recouvre ces résultats. Comme dans les cas des groupes non commutatifs, on utilise la théorie non commutative de l'intégration. La majeure partie de ce travail est l'identification des espaces Lp de l'algèbre de von Neumann du groupoïde dans les cas p=1, 2 comme espaces de fonctions et aussi comme espaces d'opérateurs aléatoires.

Dans cette thèse je m'intéresse à des propriétés de rigidité de certaines constructions d'algèbres de von Neumann. Ces constructions relient la théorie des groupes et la théorie ergodique au monde des algèbres d'opérateurs. Il est donc naturel de s'interroger sur la force de ce lien et sur la possibilité d'un enrichissement mutuel dans ces différents domaines. Le Chapitre II traite des actions Gaussiennes. Ce sont des actions de groupes discrets préservant une mesure de probabilité qui généralisent les actions de Bernoulli. Dans un premier temps, j'étudie les propriétés d'ergodicité de ces actions à partir d'une analyse de leurs algèbres de von Neumann (voir Theorem II.1.22 et Corollary II.2.16). Ensuite, je classifie les algèbres de von Neumann associées à certaines actions Gaussiennes, à isomorphisme près, en montrant un résultat de W*-Superrigidité (Theorem II.4.5). Ces résultats généralisent des travaux analogues sur les actions de Bernoulli ([KT08,CI10,Io11,IPV13]).Dans le Chapitre III, j'étudie les produits libres amalgamés d'algèbres de von Neumann. Ce chapitre résulte d'une collaboration avec C. Houdayer et S. Raum. Nous analysons les sous-Algèbres de Cartan de tels produits libres amalgamés. Nous déduisons notamment de notre analyse que le produit libre de deux algèbres de von Neumann n'est jamais obtenu à partir d'une action d'un groupe sur un espace mesuré.Enfin, le Chapitre IV porte sur les algèbres de von Neumann associées à des groupes hyperboliques. Ce chapitre est obtenu en collaboration avec A. Carderi. Nous utilisons la géométrie des groupes hyperboliques pour fournir de nouveaux exemples de sous-Algèbres maximales moyennables (mais de type I) dans des facteurs II_1. / The purpose of this dissertation is to put on light rigidity properties of several constructions of von Neumann algebras. These constructions relate group theory and ergodic theory to operator algebras.In Chapter II, we study von Neumann algebras associated with measure-Preserving actions of discrete groups: Gaussian actions. These actions are somehow a generalization of Bernoulli actions. We have two goals in this chapter. The first goal is to use the von Neumann algebra associated with an action as a tool to deduce properties of the initial action (see Corollary II.2.16). The second aim is to prove structural results and classification results for von Neumann algebras associated with Gaussian actions. The most striking rigidity result of the chapter is Theorem II.4.5, which states that in some cases the von Neumann algebra associated with a Gaussian action entirely remembers the action, up to conjugacy. Our results generalize similar results for Bernoulli actions ([KT08,CI10,Io11,IPV13]).In Chapter III, we study amalgamated free products of von Neumann algebras. The content of this chapter is obtained in collaboration with C. Houdayer and S. Raum. We investigate Cartan subalgebras in such amalgamated free products. In particular, we deduce that the free product of two von Neumann algebras is never obtained as a group-Measure space construction of a non-Singular action of a discrete countable group on a measured space.Finally, Chapter IV is concerned with von Neumann algebras associated with hyperbolic groups. The content of this chapter is obtained in collaboration with A. Carderi. We use the geometry of hyperbolic groups to provide new examples of maximal amenable (and yet type I) subalgebras in type II_1 factors.

Dans cette thèse, on s'intéresse à la théorie mesurée des groupes, à l'entropie sofique et aux algèbres d'opérateurs ; plus précisément, on étudie les actions des groupes sur des espaces de probabilités, des propriétés fondamentales de leur entropie sofique (pour des groupes discrets), leurs groupes pleins (pour des groupes Polonais), et les algèbres de von Neumann et leurs sous-algèbres moyennables (pour des groupes à caractère hyperbolique et des réseaux de groupes de Lie). Cette thèse est constituée de trois parties.Dans une première partie j'étudie l'entropie sofique des actions profinies. L'entropie sofique est un invariant des actions mesurées des groupes sofiques défini par L. Bowen qui généralise la notion d'entropie introduite par Kolmogorov. La définition d'entropie sofique nécessite de fixer une approximation sofique du groupe. Nous montrons que l'entropie sofique des actions profinies est effectivement dépendante de l'approximation sofique choisie dans le cas des groupes libres et certains réseaux de groupes de Lie.La deuxième partie est un travail en collaboration avec François Le Maître. Elle est constituée d'un article prépublié dans lequel nous généralisons la notion de groupe plein aux actions préservant une mesure de probabilité des groupes polonais, et en particulier, des groupes localement compacts. On définit une topologie polonaise sur ces groupes pleins et on étudie leurs propriétés topologiques fondamentales, notamment leur rang topologique et la densité des éléments apériodiques.La troisième partie est un travail en collaboration avec Rémi Boutonnet. Elle est constituée de deux articles prépubliés dans lesquels nous considérons la question de la maximalité de la sous-algèbre de von Neumann d'un sous-groupe moyennable maximal, dans celle du groupe ambiant. Nous résolvons la question dans le cas des groupes à caractère hyperbolique en utilisant les techniques de Sorin Popa. Puis, nous introduisons un critère dynamique à la Furstenberg, permettant de résoudre la question pour des sous-groupes moyennables de réseaux des groupes de Lie en rang supérieur. / This dissertation is about measured group theory, sofic entropy and operator algebras. More precisely, we will study actions of groups on probability spaces, some fundamental properties of their sofic entropy (for countable groups), their full groups (for Polish groups) and the amenable subalgebras of von Neumann algebras associated with hyperbolic groups and lattices of Lie groups. This dissertation is composed of three parts.The first part is devoted to the study of sofic entropy of profinite actions. Sofic entropy is an invariant for actions of sofic groups defined by L. Bowen that generalize Kolmogorov's entropy. The definition of sofic entropy makes use of a fixed sofic approximation of the group. We will show that the sofic entropy of profinite actions does depend on the chosen sofic approximation for free groups and some lattices of Lie groups. The second part is based on a joint work with François Le Maître. The content of this part is based on a prepublication in which we generalize the notion of full group to probability measure preserving actions of Polish groups, and in particular, of locally compact groups. We define a Polish topology on these full groups and we study their basic topological properties, such as the topological rank and the density of aperiodic elements. The third part is based on a joint work with Rémi Boutonnet. The content of this part is based on two prepublications in which we try to understand when the von Neumann algebra of a maximal amenable subgroup of a countable group is itself maximal amenable. We solve the question for hyperbolic and relatively hyperbolic groups using techniques due to Popa. With different techniques, we will then present a dynamical criterion which allow us to answer the question for some amenable subgroups of lattices of Lie groups of higher rank.

L'objet de cette thèse est l'étude de la propriété (T) relative à l'espace (ou rigidité au sens de Popa) d'actions de groupes dénombrables sur des espaces de probabilité standards préservant une mesure de probabilité (pmp). Ces dix dernières années, la propriété (T) relative à l'espace a permis de résoudre de nombreux problèmes dans le cadre de la théorie ergodique des actions de groupes et des algèbres de von Neumann. Néanmoins, certains aspects théoriques de cette notion restent largement mystérieux. Une question encore ouverte consiste à déterminer les groupes admettant une action libre ergodique pmp ayant la propriété (T) relative à l'espace. Nous montrons dans cette thèse que les groupes de type fini non-moyennables linéaires sur un corps de caractéristique nulle admettent une action ergodique pmp possédant cette propriété. Si le groupe est à radical résoluble trivial, l'action que nous construisons est aussi libre.Pour ce faire, nous commençons par étudier la stabilité de la propriété (T) relative à l'espace vis-à-vis de différentes constructions d'actions pmp  : produit, restriction, co-induction, induction. Puis, nous donnons une caractérisation de la propriété (T) relative à l'espace dans le cas d'actions pmp sur un espace homogène G/Λ de groupe de Lie p-adique d'un sous-groupe dénombrable Γ du groupe des transformations affines de G stabilisant le réseau Λ. L'action de Γ sur G/Λ a la propriété (T) relative à l'espace si et seulement s'il n'existe pas de mesure de probabilité Γ-invariante sur l'espace projectif de l'algèbre de Lie de G. Par ailleurs, nous étudions le cas d'actions de groupes par automorphismes sur des nilvariétés définies par des graphes finis. / The purpose of this thesis is to study the Kazhdan's property (T) relative to the space (also called rigidity in the sense of Popa) of probability measure preserving actions of countable groups on standard probability measure spaces (p.m.p.).This last decade, some problems in the theory of ergodic theory and von Neumann algebras were solved using the property (T) relative to the space. However, the theoretical aspects of its study remain largely mysterious. An open question asks which groups admit a p.m.p. free and ergodic action which has the property (T) relative to the space. We show in this dissertation that every finitely-generated non-amenable linear groups over a field of characteristic zero admits a p.m.p. ergodic action which has this property. If this group has trivial solvable radical, we prove that these actions can be chosen to be free.In order to obtain these results, we start by investigating natural questions concerning the stability of the property (T) relative to the space through standard constructions : products, restriction, co-induction, induction. Then, we give a criterion for the property (T) relative to the space to hold in the case of p.m.p. actions on homogeneous space G/ Λ of a p-adic Lie group for a countable subgroup Γ of affine transformations of G stabilizing the lattice Λ. The action of Γ on G/Λ has the property (T) relative to the space if and only if the induced action of Γ on the projective space of the Lie algebra of G admits no invariant probability measure.Moreover, we study the case of actions by automorphims on nilvarietes defined by finite graphs.

Dans cette thèse, je m'intéresse à diverses propriétés de rigidité des algèbres de von Neumann. Dans le Chapitre 1, je démontre la solidité relative des produits croisés issus d'actions Bernoulli de type quelconque. Ce résultat repose sur la théorie de la déformation/rigidité de Popa et généralise un théorème de Chifan et Ioana en type II. Comme conséquence, dès que le groupe qui agit est non-moyennable, ces produits croisés sont premiers (n'admettent pas de décomposition non triviale en produit tensoriel de deux facteurs) et la relation d'équivalence associée est solide. Le Chapitre 2 a pour thème les facteurs pleins et les phénomènes de trous spectraux. Je montre notamment que tout facteur plein de type $III$ vérifie une propriété de trou spectral similaire à celle obtenue par Connes dans le cas II_1. Le trou spectral permet d'analyser plus finement la structure de ces facteurs et de leur groupe d'automorphismes. Je généralise ainsi un théorème de Jones en donnant une condition suffisante pour qu'un produit croisé soit plein. Cette condition est de plus nécessaire dans le cas où le groupe qui agit est abélien. Ceci permet de caractériser complètement les facteurs de type III_1 dont le cœur est plein. Dans un travail en collaboration avec C. Houdayer et P. Verraedt, nous montrons aussi qu'un produit tensoriel de deux facteurs pleins est encore plein et nous calculons ses invariants de Connes. Nous obtenons aussi un théorème d'unique décomposition McDuff qui généralise un résultat de Popa dans le cas II_1.Dans le Chapitre 3, je m'intéresse aux facteurs McDuff, i.e. qui ont la propriété d'absorber tensoriellement le facteur hyperfini, ainsi qu'à leur analogue en théorie ergodique, les relations d'équivalences stables. Je donne notamment une nouvelle caractérisation de cette propriété de stabilité qui repose sur un argument de maximalité. Cette caractérisation de type "trou spectral", plus fine que celle connue jusqu'alors, permet de démontrer le résultat de rigidité suivant: un produit direct de deux relations d'équivalences est stable si et seulement si l'une des deux est stable. Le problème similaire pour les facteurs McDuff reste ouvert, mais je donne quelques résultats partiels. / In this dissertation, I study several rigidity properties of von Neumann algebras. In Chapter 1, we prove the relative solidity of Bernoulli crossed products of arbitrary type. This result is based on Popa's deformation/rigidity and generalizes a theorem of Chifan and Ioana in the tracial case. As a consequence, when the acting group is non-amenable, the crossed product is prime (cannot be decomposed nontrivially as a tensor product of two factors) and the associated equivalence relation is solid.In Chapter 2, we study full factors in relation with the spectral gap property. The main result is a spectral gap characterization of full type III factors which is similar to Connes' characterization in the tracial case. This allows us to better understand the structure of these factors and their automorphism group. We generalize a theorem of Jones by giving a sufficient condition for a crossed product to be full. This condition is necessary when the group is abelian. In particular, we obtain a complete characterization of the type III_1 whose core is full. In a joint work with C. Houdayer and P. Verraedt, we show that a tensor product of two full factors is also full and we compute its Connes invariants. We also prove a unique McDuff decomposition theorem that generalizes a result of Popa in the II_1 case. In Chapter 3, we study McDuff factors, i.e. those factors that can absorb tensorially the hyperfinite factor, as well as their counterpart in ergodic theory, the so-called stable equivalence relations. We obtain a new "spectral gap like" characterization of these properties, based on a maximality argument. With this refined characterization, we are able to prove the following rigidity result: a direct product of two stable equivalence relations is stable if and only if one of them is already stable. The analoguous problem on McDuff factors remains open, but we do give some partial results.

Cette thèse est une étude de la géométrie de l'interaction dans le facteur hyperfini (GdI5), introduite par Jean-Yves Girard, et de ses liens avec les constructions plus anciennes. Nous commençons par montrer comment obtenir des adjonctions purement géométriques comme une identité entre des ensembles de cycles apparaissant entre des graphes. Il est alors possible, en choisissant une fonction qui mesure les cycles, d'obtenir une adjonction numérique. Nous montrons ensuite comment construire, sur la base d'une adjonction numérique, une géométrie de l'interaction pour la logique linéaire multiplicative additive où les preuves sont interprétées par des graphes. Nous expliquons également comment cette construction permet de définir une sémantique dénotationnelle de MALL, et une notion de vérité. Nous étudions finalement une généralisation de ce cadre afin d'interpréter les exponentielles et le second ordre. Les constructions sur les graphes étant paramétrées par une fonction de mesure des cycles, nous entreprenons ensuite l'étude de deux cas particuliers. Le premier s'avère être une version combinatoire de la GdI5, et nous obtenons donc une interprétation géométrique de l'orthogonalité basée sur le déterminant de Fuglede-Kadison. Le second cas particulier est une version combinatoire des constructions plus anciennes de la géométrie de l'interaction, où l'orthogonalité est basée sur la nilpotence. Ceci permet donc de comprendre le lien entre les différentes versions de la géométrie de l'interaction, et d'en déduire que les deux adjonctions — qui semblent à première vue si différentes — sont des conséquences d'une même identité géométrique. / This work is a study of the geometry of interaction in the hyperfinite factor introduced by Jean-Yves Girard, and of its relations with ancient constructions. We start by showing how to obtain purely geometrical adjunctions as an identity between sets of cycles appearing between graphs. It is then possible, by chosing a function that measures those cycles, to obtain a numerical adjunction. We then show how to construct, on the basis of such a numerical adjunction, a geometry of interaction for multiplicative additive linear logic where proofs are interpreted as graphs. We also explain how to define from this construction a denotational semantics for MALL, and a notion of truth. We extend this setting in order to deal with exponential connectives and show a full soundness result for a variant of elementary linear logic (ELL). Since the constructions on graphs we define are parametrized by a function that measures cycles, we then focus our study to two particular cases. The first case turns out to be a combinatorial version of GoI5, and we thus obtain a geometrical caracterisation of its orthogonality which is based on Fuglede-Kadison determinant. The second particular case we study will giveus a refined version of older constructions of geometry of interaction, where orthogonality is based on nilpotency. This allows us to show how these two versions of GoI, which seem quite different, are related and understand that the respective adjunctions are both consequences of a unique geometrical property. In the last part, we study the notion of subjective truth.