Dans cette thèse, nous etudions deux principaux problèmes de la théorie des graphes: problème d’homomorphisme des graphes planaires (signés) et problème de cycle hamiltonien.Comme une extension du théorème des quatre couleurs, il est conjecturé([80], [41]) que chaque graphe signé cohérent planaire de déséquilibré-maille d+1(d>1) admet un homomorphisme à cube projective signé SPC(d) de dimension d. La question suivant étalés naturelle:Est-ce que SPC(d) une borne optimale de déséquilibré-maille d+1 pour tous les graphes signés cohérente planaire de déséquilibré-maille d+1?Au Chapitre 2, nous prouvons que: si (B,Ω) est un graphe signé cohérente dedéséquilibré-maille d qui borne la classe des graphes signés cohérents planaires de déséquilibré-maille d+1, puis |B| ≥2^{d−1}. Notre résultat montre que si la conjecture ci-dessus est vérifiée, alors le SPC(d) est une borne optimale à la fois en terme du nombre des sommets et du nombre de arêtes.Lorsque d=2k, le problème est équivalent aux problème des graphes:est-ce que PC(2k) une borne optimale de impair-maille 2k+1 pour P_{2k+1} (tous les graphes planaires de impair-maille au moins 2k+1)? Notez que les graphes K_4-mineur libres sont les graphes planaires, est PC(2k) aussi une borne optimale de impair-maille 2k+1 pour tous les graphes K_4-mineur libres de impair-maille 2k+1? La réponse est négative, dans[6], est donné une famille de graphes d’ordre O(k^2) que borne les graphes K_4-mineur libres de impair-maille 2k+1. Est-ce que la borne optimale? Au Chapitre 3, nous prouvons que: si B est un graphe de impair-maille 2k+1 qui borne tous les graphes K_4-mineur libres de impair-maille 2k+1, alors |B|≥(k+1)(k+2)/2. La conjonction de nos résultat et le résultat dans [6] montre que l’ordre O(k^2) est optimal. En outre, si PC(2k) borne P_{2k+1}, PC(2k) borne également P_{2r+1}(r>k).Cependant, dans ce cas, nous croyons qu’un sous-graphe propre de P(2k) serait suffisant à borner P_{2r+1}, alors quel est le sous-graphe optimal de PC2k) qui borne P_{2r+1}? Le premier cas non résolu est k=3 et r= 5. Dans ce cas, Naserasr [81] a conjecturé que le graphe Coxeter borne P_{11}. Au Chapitre 4, nous vérifions cette conjecture pour P_{17}.Au Chapitres 5, 6, nous étudions les problèmes du cycle hamiltonien. Dirac amontré en 1952 que chaque graphe d’ordre n est hamiltonien si tout sommet a un degré au moins n/2. Depuis, de nombreux résultats généralisant le théorème de Dirac sur les degré ont été obtenus. Une approche consiste à construire un cycle hamiltonien à partir d'un ensemble de sommets en contrôlant leur position sur le cycle. Dans cette thèse, nous considérons deux conjectures connexes. La première est la conjecture d'Enomoto: si G est un graphe d’ordre n≥3 et δ(G)≥n/2+1, pour toute paire de sommets x,y dans G, il y a un cycle hamiltonien C de G tel que dist_C(x,y)=n/2.Notez que l’ ́etat de degre de la conjecture de Enomoto est forte. Motivé par cette conjecture, il a prouvé, dans [32], qu’une paire de sommets peut être posé des distances pas plus de n/6 sur un cycle hamiltonien. Dans [33], les cas δ(G)≥(n+k)/2 sont considérés, il a prouvé qu’une paire de sommets à une distance entre 2 à k peut être posé sur un cycle hamiltonien. En outre, Faudree et Li ont proposé une conjecture plus générale: si G est un graphe d’ordre n≥3 et δ(G)≥n/2+1, pour toute paire de sommets x,y dans G et tout entier 2≤k≤n/2, il existe un cycle hamiltonien C de G tel que dist_C(x,y)=k. Utilisant de Regularity Lemma et Blow-up Lemma, au chapitre 5, nous donnons une preuve de la conjeture d'Enomoto conjecture pour les graphes suffisamment grand, et dans le chapitre 6, nous donnons une preuve de la conjecture de Faudree et Li pour les graphe suffisamment grand. / In this thesis, we study two main problems in graph theory: homomorphism problem of planar (signed) graphs and Hamiltonian cycle problem.As an extension of the Four-Color Theorem, it is conjectured ([80],[41]) that every planar consistent signed graph of unbalanced-girth d+1(d>1) admits a homomorphism to signed projective cube SPC(d) of dimension d. It is naturally asked that:Is SPC(d) an optimal bound of unbalanced-girth d+1 for all planar consistent signed graphs of unbalanced-girth d+1?In Chapter 2, we prove that: if (B,Ω) is a consistent signed graph of unbalanced-girth d which bounds the class of consistent signed planar graphs of unbalanced-girth d, then |B|≥2^{d-1}. Furthermore,if no subgraph of (B,Ω) bounds the same class, δ(B)≥d, and therefore,|E(B)|≥d·2^{d-2}.Our result shows that if the conjecture above holds, then the SPC(d) is an optimal bound both in terms of number of vertices and number of edges.When d=2k, the problem is equivalent to the homomorphisms of graphs: isPC(2k) an optimal bound of odd-girth 2k+1 for P_{2k+1}(the class of all planar graphs of odd-girth at least 2k+1)? Note that K_4-minor free graphs are planar graphs, is PC(2k) also an optimal bound of odd-girth 2k+1 for all K_4-minor free graphs of odd-girth 2k+1 ? The answer is negative, in [6], a family of graphs of order O(k^2) bounding the K_4-minor free graphs of odd-girth 2k+1 were given. Is this an optimal bound? In Chapter 3, we prove that: if B is a graph of odd-girth 2k+1 which bounds all the K_4-minor free graphs of odd-girth 2k+1,then |B|≥(k+1)(k+2)/2. Our result together with the result in [6] shows that order O(k^2) is optimal.Furthermore, if PC(2k) bounds P_{2k+1},then PC(2k) also bounds P_{2r+1}(r>k). However, in this case we believe that a proper subgraph of PC(2k) would suffice to bound P_{2r+1}, then what’s the optimal subgraph of PC(2k) that bounds P_{2r+1}? The first case of this problem which is not studied is k=3 and r=5. For this case, Naserasr [81] conjectured that the Coxeter graph bounds P_{11} . Supporting this conjecture, in Chapter 4, we prove that the Coxeter graph bounds P_{17}.In Chapter 5,6, we study the Hamiltonian cycle problems. Dirac showed in 1952that every graph of order n is Hamiltonian if any vertex is of degree at least n/2. This result started a new approach to develop sufficient conditions on degrees for a graph to be Hamiltonian. Many results have been obtained in generalization of Dirac’s theorem. In the results to strengthen Dirac’s theorem, there is an interesting research area: to control the placement of a set of vertices on a Hamiltonian cycle such that thesevertices have some certain distances among them on the Hamiltonian cycle.In this thesis, we consider two related conjectures, one is given by Enomoto: if G is a graph of order n≥3, and δ(G)≥n/2+1, then for any pair of vertices x, y in G, there is a Hamiltonian cycle C of G such that dist_C(x, y)=n/2. Motivated by this conjecture, it is proved,in [32],that a pair of vertices are located at distances no more than n/6 on a Hamiltonian cycle. In [33], the cases δ(G) ≥(n+k)/2 are considered, it is proved that a pair of vertices can be located at any given distance from 2 to k on a Hamiltonian cycle. Moreover, Faudree and Li proposed a more general conjecture: if G is a graph of order n≥3, and δ(G)≥n/2+1, then for any pair of vertices x, y in G andany integer 2≤k≤n/2, there is a Hamiltonian cycle C of G such that dist_C(x, y) = k. Using Regularity Lemma and Blow-up Lemma, in Chapter 5, we give a proof ofEnomoto’s conjecture for graphs of sufficiently large order, and in Chapter 6, we give a proof of Faudree and Li’s conjecture for graphs of sufficiently large order.

On établit la dimension de l'enveloppe convexe des couplages maximums d'un graphe, avec un résultat sur le cas des couplages parfaits. On étudie le squelette des polytopes. On démontre que si chaque sommet du polytope peut être représenté par un vecteur à valeurs 0 ou 1 alors ce squelette est soit un hypercube soit Hamilton connexe. On considère le polyèdre associé au problème du voyageur de commerce. Une méthode de décomposition permet de décrire entièrement ce polyèdre dans un cas particulier. Pour une version dite graphique de ce problème, on donne un ensemble d'inéquations nécessaires a la description du polyèdre associé.

L'étude des cycles, flots et chemins des graphes est intimement liée au développement de l'optimisation combinatoire. Dans l'introduction nous mettons en parallèle ces concepts à partir de résultats classiques, et les deux autres parties de la thèse développent les nouveaux résultats dans deux directions différentes. La première porte sur les problèmes d'existence de multiflots entiers. Plusieurs paramètres naturels s'appliquent à ces problèmes, générant plus d'une centaine de cas. Après un rappel des résultats de la littérature sous une forme synthétique, nous résolvons plusieurs problèmes ouverts. En particulier, nous montrons que trouver deux flots disjoints dans les graphes planaires est un problème NP-complet. Nous donnons aussi un algorithme polynomial pour router les digraphes planaires acycliques eulériens, lorsque le nombre de classes d'arcs de demande est fixé. Ensuite, nous nous intéressons au problème consistant à trouver une plus courte marche fermée passant par tous les sommets d'un graphe. Spéciquement, nous cherchons à caractériser les graphes pour lesquels une bonne caractérisation est donnée par des empilements d'ensembles éclatants. Nous présentons quelques résultats de nature polyédrale, puis étudions le cas des cographes et des graphes d'intervalles.

Dans cette thèse nous étudions quatre problèmes de théorie des graphes. En particulier,Nous étudions le problème du cycle hamiltonien dans les line graphes, et aussi nous prouvons l’existence de cycles hamiltoniens dans certains sous graphes couvrants d’un line graphe. Notre résultat principal est: Si L(G) est hamiltonien, alors SL(G) est hamiltonien. Grâce à ce résultat nous proposons une conjecture équivalente à des conjectures célèbres. Et nous obtenons deux résultats sur les cycles hamiltoniens disjoints dans les line graphes.Nous considérons alors la bipancyclicité résistante aux pannes des graphes de Cayley engendrés par transposition d’arbres. Nous prouvons que de tels graphes de Cayley excepté le “star graph” ont une bipancyclicité (n − 3)-arête résistante aux pannes.Ensuite nous introduisons la coloration des arcs d’un digraphe sommet distinguant. Nous étudions la relation entre cette notion et la coloration d’arêtes sommet distinguant dans les graphes non orientés. Nous obtenons quelques résultats sur le nombre arc chromatique des graphes orientés (semi-)sommet-distinguant et proposons une conjecture sur ce paramètre. Pour vérifier cette conjecture nous étudions la coloration des arcs d’un digraphe sommet distinguant des graphes orientés réguliers.Finalement nous introduisons la coloration acyclique des arcs d’un graphe orienté. Nous calculons le nombre chromatique acyclique des arcs de quelques familles de graphes orientés et proposons une conjecture sur ce paramètre. Nous considérons les graphes orientés de grande maille et utilisons le Lemme Local de Lovász; d’autre part nous considérons les graphes orientés réguliers aléatoires. Nous prouvons que ces deux classes de graphes vérifient la conjecture. / In this thesis, we study four problems in graph theory, the Hamiltonian cycle problem in line graphs, the edge-fault-tolerant bipancyclicity of Cayley graphs generated by transposition trees, the vertex-distinguishing arc colorings in digraph- s and the acyclic arc coloring in digraphs. The first two problems are the classic problem on the cycles in graphs. And the other two arc coloring problems are related to the modern graph theory, in which we use some probabilistic methods. In particular,We first study the Hamiltonian cycle problem in line graphs and find the Hamiltonian cycles in some spanning subgraphs of line graphs SL(G). We prove that: if L(G) is Hamiltonian, then SL(G) is Hamiltonian. Due to this, we propose a conjecture, which is equivalent to some well-known conjectures. And we get two results about the edge-disjoint Hamiltonian cycles in line graphs.Then, we consider the edge-fault-tolerant bipancyclicity of Cayley graphs generated by transposition trees. And we prove that the Cayley graph generated by transposition tree is (n − 3)-edge-fault-tolerant bipancyclic if it is not a star graph.Later, we introduce the vertex-distinguishing arc coloring in digraphs. We study the relationship between the vertex-distinguishing edge coloring in undirected graphs and the vertex-distinguishing arc coloring in digraphs. And we get some results on the (semi-) vertex-distinguishing arc chromatic number for digraphs and also propose a conjecture about it. To verify the conjecture we study the vertex-distinguishing arc coloring for regular digraphs.Finally, we introduce the acyclic arc coloring in digraphs. We calculate the acyclic arc chromatic number for some digraph families and propose a conjecture on the acyclic arc chromatic number. Then we consider the digraphs with high girth by using the Lovász Local Lemma and we also consider the random regular digraphs. And the results of the digraphs with high girth and the random regular digraphs verify the conjecture.

Dans cette thèse, nous concentrons sur les sujets suivants: super-eulérien graphe, hamiltonien ligne graphes, le tolerant aux pannes hamiltonien laceabilité de Cayley graphe généré par des transposition arbres et plusieurs problèmes extrémaux concernant la (minimum et/ou maximum) taille des graphes qui ont la même propriété.Cette thèse comprend six chapitres. Le premier chapitre introduit des définitions et indique la conclusion des resultants principaux de cette thèse, et dans le dernier chapitre, nous introduisons la recherche de furture de la thèse. Les travaux principaux sont montrés dans les chapitres 2-5 comme suit:Dans le chapitre 2, nous explorons les conditions pour qu'un graphe soit super-eulérien.Dans la section 1, nous caractérisons des graphes dont le dégrée minimum est au moins de 2 et le nombre de matching est au plus de 3. Dans la section 2, nous prouvons que si pour tous les arcs xy∈E(G), d(x)+d(y)≥n-1-p(n), alors G est collapsible sauf quelques bien définis graphes qui ont la propriété p(n)=0 quand n est impair et p(n)=1 quand n est pair.Dans la section 3 de la Chapitre 2, nous trouvons les conditions suffisantes pour que un graphe de 3-arcs connectés soit pliable.Dans le chapitre 3, nous considérons surtout l'hamiltonien de 3-connecté ligne graphe.Dans la première section de Chapitre 3, nous montrons que chaque 3-connecté, essentiellement11-connecté ligne graphe est hamiltonien-connecté. Cela renforce le résultat dans [91]. Dans la seconde section de Chapitre 3, nous montrons que chaque 3-connecté, essentiellement 10-connecté ligne graphe est hamiltonien-connecté.Dans la troisième section de Chapitre 3, nous montrons que 3-connecté, essentiellement 4-connecté ligne graphe venant d'un graphe qui comprend au plus 9 sommets de degré 3 est hamiltonien. Dans le chapitre 4, nous montrons d'abord que pour tous $F\subseteq E(Cay(B:S_{n}))$, si $|F|\leq n-3$ et $n\geq 4$, il existe un hamiltonien graphe dans $Cay(B:S_{n})-F$ entre tous les paires de sommets qui sont dans les différents partite ensembles. De plus, nous renforçons le résultat figurant ci-dessus dans la seconde section montrant que $Cay(S_n,B)-F$ est bipancyclique si $Cay(S_n,B)$ n'est pas un star graphe, $n\geq 4$ et $|F|\leq n-3$.Dans le chapitre 5, nous considérons plusieurs problems extrémaux concernant la taille des graphes.Dans la section 1 de Chapitre 5, nous bornons la taille de sous-graphe provoqué par $m$ sommets de hypercubes ($n$-cubes). Dans la section 2 de Chapitre 5, nous étudions partiellement la taille minimale d'un graphe savant son degré minimum et son degré d'arc. Dans la section 3 de Chapitre 5, nous considérons la taille minimale des graphes satisfaisants la Ore-condition. / In this thesis, we focus on the following topics: supereulerian graphs, hamiltonian line graphs, fault-tolerant Hamiltonian laceability of Cayley graphs generated by transposition trees, and several extremal problems on the (minimum and/or maximum) size of graphs under a given graph property. The thesis includes six chapters. The first one is to introduce definitions and summary the main results of the thesis, and in the last chapter we introduce the furture research of the thesis. The main studies in Chapters 2 - 5 are as follows. In Chapter 2, we explore conditions for a graph to be supereulerian.In Section 1 of Chapter 2, we characterize the graphs with minimum degree at least 2 and matching number at most 3. By using the characterization, we strengthen the result in [93] and we also address a conjecture in the paper.In Section 2 of Chapter 2, we prove that if $d(x)+d(y)\geq n-1-p(n)$ for any edge $xy\in E(G)$, then $G$ is collapsible except for several special graphs, where $p(n)=0$ for $n$ even and $p(n)=1$ for $n$ odd. As a corollary, a characterization for graphs satisfying $d(x)+d(y)\geq n-1-p(n)$ for any edge $xy\in E(G)$ to be supereulerian is obtained. This result extends the result in [21].In Section 3 of Chapter 2, we focus on a conjecture posed by Chen and Lai [Conjecture~8.6 of [33]] that every 3-edge connected and essentially 6-edge connected graph is collapsible. We find a kind of sufficient conditions for a 3-edge connected graph to be collapsible.In Chapter 3, we mainly consider the hamiltonicity of 3-connected line graphs.In the first section of Chapter 3, we give several conditions for a line graph to be hamiltonian, especially we show that every 3-connected, essentially 11-connected line graph is hamilton- connected which strengthens the result in [91].In the second section of Chapter 3, we show that every 3-connected, essentially 10-connected line graph is hamiltonian-connected.In the third section of Chapter 3, we show that 3-connected, essentially 4-connected line graph of a graph with at most 9 vertices of degree 3 is hamiltonian. Moreover, if $G$ has 10 vertices of degree 3 and its line graph is not hamiltonian, then $G$ can be contractible to the Petersen graph.In Chapter 4, we consider edge fault-tolerant hamiltonicity of Cayley graphs generated by transposition trees. We first show that for any $F\subseteq E(Cay(B:S_{n}))$, if $|F|\leq n-3$ and $n\geq4$, then there exists a hamiltonian path in $Cay(B:S_{n})-F$ between every pair of vertices which are in different partite sets. Furthermore, we strengthen the above result in the second section by showing that $Cay(S_n,B)-F$ is bipancyclic if $Cay(S_n,B)$ is not a star graph, $n\geq4$ and $|F|\leq n-3$.In Chapter 5, we consider several extremal problems on the size of graphs.In Section 1 of Chapter 5, we bounds the size of the subgraph induced by $m$ vertices of hypercubes. We show that a subgraph induced by $m$ (denote $m$ by $\sum\limits_{i=0}^ {s}2^{t_i}$, $t_0=[\log_2m]$ and $t_i= [\log_2({m-\sum\limits_{r=0}^{i-1}2 ^{t_r}})]$ for $i\geq1$) vertices of an $n$-cube (hypercube) has at most $\sum\limits_{i=0}^{s}t_i2^{t_i-1} +\sum\limits_{i=0}^{s} i\cdot2^{t_i}$ edges. As its applications, we determine the $m$-extra edge-connectivity of hypercubes for $m\leq2^{[\frac{n}2]}$ and $g$-extra edge-connectivity of the folded hypercube for $g\leq n$.In Section 2 of Chapter 5, we partially study the minimum size of graphs with a given minimum degree and a given edge degree. As an application, we characterize some kinds of minimumrestricted edge connected graphs.In Section 3 of Chapter 5, we consider the minimum size of graphs satisfying Ore-condition.