La littérature scientifique propose une grande variété de stratégies pour la résolution des problèmes d'optimisation combinatoire (POC). Ces problèmes sont d'une grande complexité et demandent des méthodes évoluées pour les résoudre. Les algorithmes exacts, comme la programmation linéaire en nombres entiers (PLNE) à l'aide de l'algorithme Branch and Bound (B&B), arrivent à trouver une solution optimale pour certaines instances de problèmes. Par contre, plus la taille du problème à résoudre est grande, plus ces algorithmes ont de la difficulté à en venir à bout. Les métaheuristiques représentent alors une alternative intéressante pour trouver une solution de qualité acceptable dans des délais très courts. Toutefois, il est impossible de garantir qu'une métaheuristique trouvera la solution optimale d'un problème. Parmi ces méthodes, on retrouve l'optimisation par colonies de fourmis (OCF), qui a su faire ses preuves pendant les dernières années pour la résolution de différents problèmes d'optimisation combinatoire. Une autre avenue consiste à créer des algorithmes hybrides. L'objectif principal de ce mémoire est de proposer trois algorithmes hybridant un OCF et la PLNE pour résoudre le problème d'ordonnancement de voitures (POV). Le POV est un POC qui consiste à déterminer dans quel ordre placer un ensemble de voitures à produire sur une chaîne d'assemblage en se soumettant à un ensemble de contraintes. On cherche parfois la séquence minimisant le nombre de conflits, où un conflit représente une surcharge de travail occasionnée à un poste particulier de l'atelier de montage par l'arrivée successive de plusieurs voitures similaires, ou encore minimisant le nombre de changements de couleurs à l'atelier de peinture. Pour simplifier le problème, on ne s'attardera qu'aux contraintes liées à l'atelier de montage où sont installées les différentes options des voitures. Cette version théorique du POV que l'on retrouve dans la littérature est une simplification du problème industriel. Différentes méthodes ont été proposées pour solutionner ce problème. Celles qui attirent notre attention sont l'OCF et la PLNE. On cherchera, dans ce mémoire, à concevoir des approches hybrides exploitant les forces de ces deux approches. Il sera également possible de comparer la performance des algorithmes hybrides avec les résultats obtenus avec l'OCF pour établir l'apport de telles hybridations. Le premier algorithme hybride proposé consiste à créer un sous-problème à partir de la meilleure solution de chaque cycle de l'OCF et de résoudre ce sous-problème avec le B&B. Cette méthode ne s'est pas avérée très performante, car aucune intensification n'est effectuée sur une solution. Le second algorithme tente de combler cette lacune en appelant le B&B de manière répétitive à un intervalle régulier de cycles de l'OCF. Cet appel répété du B&B représente, en fait, une recherche locale exacte (RLE). Pour l'ensemble des problèmes utilisés pour tester cette hybridation, des résultats de qualité légèrement supérieure ou égale à l'OCF, intégrant une recherche locale, ont été obtenus pour environ deux problèmes sur trois. On peut en dire autant de la troisième hybridation proposée, qui consiste, dans un premier temps, à exécuter l'OCF et à fournir la meilleure solution trouvée comme solution de départ à la RLE. Les objectifs fixés dans cette recherche ont été atteints en concevant des méthodes de résolution hybrides, adaptées au POV, combinant une métaheuristique et une méthode exacte. On avait aussi pour but d'établir la performance des méthodes hybrides face à leurs contreparties singulières. En règle générale, les hybridations parviennent à donner des résultats de qualité équivalente à celle des résultats de l'OCF avec recherche locale mais avec un coût en temps d'exécution. Il s'agit tout de même d'une conclusion réjouissante puisque des améliorations pourraient être apportées à ces algorithmes pour les rendre encore plus performants. On a aussi exploré quelques façons de créer des sous-problèmes plus faciles à résoudre par un algorithme exact. Ceci ouvre donc une porte à une autre approche de la résolution de POC.

Le regroupement des blocs opératoires au sein d'un Plateau Médico-Technique (PMT) présente des enjeux dans la phase de conception (dimensionnement des ressources et choix d'organisation) et dans la phase de pilotage (planification de l'activité et affectation des ressources humaines et matérielles) face auxquels les décideurs hospitaliers manquent d'outils. En réponse à ces besoins, cette thèse propose une démarche globale d'aide à la décision pour la conception du PMT et le pilotage des ressources humaines mutualisées de ce secteur. Cette démarche aborde trois principaux problèmes. Dans un premier temps, nous nous intéressons à la modélisation des processus de PMT existants, dont le but est de faire émerger un diagnostic et d'engager une démarche d'amélioration de la performance. Ces modèles sont réutilisés dans un second temps pour la modélisation des processus cibles qui nous permettent d'obtenir, par simulation de l'activité, les courbes de charge exprimant les besoins en personnel. Nous abordons la question du dimensionnement du personnel regroupé du PMT par la construction des vacations couvrant cette charge prévisionnelle, à l'aide de la Programmation Linéaire en Nombres Entiers (PLNE) couplée à la simulation de flux. Dans un troisième temps, nous étudions deux problèmes de planication d'horaires de travail : celui des infirmiers anesthésistes et celui des médecins anesthésistes, pour lesquels nous développons plusieurs approches de résolution basées sur la Programmation Linéaire Mixte (PLM) et sur la Programmation Par Contraintes (PPC), expérimentées et validées dans le cadre d'applications réelles.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre du développement d'outils d'aide à la décision pour la configuration des lignes d'usinage modulaires à partir d'équipements standard. Le problème de configuration se pose en termes de sélection d'un sous-ensemble d'unités d'usinage et de leur affectation aux postes de travail définissant ainsi la structure de la ligne. Le problème revient à trouver la meilleure solution en termes de coût de mise en oeuvre en prenant en compte différents types de contraintes : productivité minimum à assurer, précédence, incompatibilité et capacité de stations et ligne. Le cœur de la thèse est dédié à l'étude des lignes avec un mode d'activation parallèle des unités d'usinage dans les stations. Dans ce cas, le début d'un cycle est marqué par l'enclenchement simultané de toutes les unités d'usinage de la ligne. Pour ce problème, nous avons proposé un modèle générique pour une approche par programmation par contraintes et deux modèles linéaires en nombres entiers.

L’identification des systèmes par modèle non entier a été initiée dans les années 1990 et de nombreux résultats ont été obtenus depuis. Néanmoins, la plupart de ces résultats utilise les méthodes de la famille des méthodes à erreur de prédiction, basées sur la minimisation de la norme ℓ2 de l’erreur d’estimation. Apparues en 1996, les méthodes des sous-espaces sont relativement nouvelles dans la théorie de l’identification de systèmes linéaires. Basées sur des projections géométriques et l’algèbre linéaire, elles présentent une alternative intéressante aux méthodes classiques basées sur la régression linéaire ou non linéaire. Elles permettent d’estimer les matrices d’un modèle à base d’une représentation d’état. Dans le contexte des systèmes non entiers, la notion de pseudo-représentation d’état généralise la notion de représentation d’état en introduisant un paramètre supplémentaire qui est l’ordre commensurable.Actuellement, la méthode des sous-espaces pour des systèmes non entiers n’a cependant été appliquée que dans le domaine temporel. Elle est alors développée dans cette thèse pour une telle classe de systèmes dans le domaine fréquentiel. De plus, comme les systèmes non entiers sont des systèmes à temps continu, un filtrage des données est nécessaire pour respecter la causalité des signaux et pour pouvoir réaliser l’identification. Une étude comparative des différentes méthodes de filtrage dans le contexte de l’identification pour déduire leurs avantages et inconvénients est réalisée dans le domaine temporel. Enfin,les méthodes développées ont été appliquées à un système réel en diffusion thermique.Les modèles obtenus sont généralisés à des matériaux soumis à plusieurs flux de chaleur en entrée tout en considérant leur température en plusieurs points de mesures. / The identification of systems by fractional models was initiated in the 1990s and various results have been obtained since. Nevertheless, most of these results are based on prediction error methods (PEM) of identification, based on the minimization of the norm of the estimation error. Apparent in 1996, the subspace methods are relatively new in the theory of the identification of linear systems. Based on geometric projections and linear algebra, they present an alternative to classical methods based on linear or nonlinear regression. They allow estimating the matrices of the state-space representation of a system. In the context of fractional systems, a pseudo-state-space representation generalizes the notion of state-space representation by introducing an additional parameter which is the commensurable order.Currently, the subspace method for non-integer systems has only been applied inthe time domain. It is then developed in this thesis for such a class of systems in the frequency domain. Moreover, since non-integer systems are continuous time systems, datapre-filtering is necessary to respect the causality of the signals and to be able to realize the identification. A study of the different filtering methods in the context of subspaceidentification is then carried out in order to deduce their advantages and disadvantages in the time domain. Finally, the method has been applied to a thermal diffusion system.The obtained models are generalized for several input heat flows, considering their temperature available at several measurement points.

Grâce aux progrès de la synthèse et de l’assemblage d’ADN, il est maintenant possible de créer des génomes complètement différents de ceux retrouvés dans la nature. Il sera bientôt possible de concevoir des bactéries ayant des génomes fait sur mesure pour pouvoir répondre à différentes problématiques qui touchent notre société. Par contre, le design rationnel de génome n’est pas encore possible, car les contraintes à respecter pour qu’un génome soit fonctionnel nous sont encore largement inconnues. De plus, le faible nombre d’organismes minimaux modèles ne permet pas encore de tirer de conclusions générales. J’ai donc cherché à améliorer ces deux aspects, en développant un nouveau modèle pour la génomique synthétique et en combinant plusieurs approches pour déterminer les éléments génétiques essentiels de son génome. Lors de mes travaux, j’ai dans un premier temps cloné le génome complet de la bactérie Mesoplasma florum L1 sous la forme d’un chromosome artificiel dans la levure Saccharomyces cerevisiae. J’ai fait une analyse transcriptionnelle ainsi qu’une analyse de croissance de cette souche de levure pour déterminer que le génome bactérien avait un impact limité sur son hôte. J’ai aussi observé de la transcription cryptique issue du génome cloné. J’ai ensuite pu découvrir que la transplantation du génome bactérien est une manipulation mutagène et que cet effet est amplifié par la distance phylogénétique entre le génome transplanté à partir de la levure et la bactérie réceptrice, Mycoplasma capricolum sous-espèce capricolum. Ces connaissances et la mise point de la boucle de clonage et transplantation permettent de mieux comprendre ce processus encore peu caractérisé et de positionner M. florum comme modèle pour la génomique synthétique. J’ai ensuite identifié les éléments importants du génome de M. florum en combinant une approche de génomique comparative sur 13 souches appartenant à cette espèce et la mutagénèse par transposons chez la souche L1. J’ai pu ainsi identifier des gènes plus ii propices à la délétion et à concevoir des plans de réduction du génome de cette souche. J’ai par la suite comparé ces plans au génome de la bactérie minimale Mycoplasma mycoides sous-espèce capri JCVI-syn3.0. J’ai finalement démontré que bien que ces bactéries soient phylogénétiquement proches, une bactérie minimale construite à partir de M. florum serait différente de la souche JCVI-syn3.0 et que la combinaison d’information sur la conservation et l’essentialité des gènes permet d’arriver à une bonne approximation de ce que serait génome minimal d’une bactérie.

Nous construisons, pour les corps quadratiques imaginaires avec nombre de classes 1, un site arithmétique de type Connes-Consani. La principale difficulté ici est que les constructions de Connes et Consani et une partie de leurs résultats reposent sur la relation d'ordre naturellement présente sur les nombres réels qui est compatible avec les opérations arithmétiques basiques. Bien sûr rien de la sorte n'existe pas dans le cas des corps quadratiques imaginaires avec nombre de classes 1. Nous définissons ce que nous appelons le site arithmétique pour de tels corps de nombres, puis nous calculons les points de ces sites arithmétiques et nous les exprimons en termes de l'espace des classes d'adèles considéré par Connes pour donner une interprétation spectrale des zéros des fonctions L de Hecke. On obtient alors que pour un corps quadratique imaginaire avec nombre de classes 1, les points de notre site arithmétique sont reliés aux zéros de la fonction zêta de Dedekind du corps de nombres considéré et aux zéros de certaines fonctions L de Hecke. Nous étudions ensuite la relation entre le spectre de l'anneau des entiers du corps de nombres et le site arithmétique. Enfin nous construisons le carré du site arithmétique. / We construct, for imaginary quadratic number fields with class number 1, an arithmetic site of Connes-Consani type. The main difficulty here is that the constructions of Connes and Consani and part of their results strongly rely on the natural order existing on real numbers which is compatible with basic arithmetic operations. Of course nothing of this sort exists in the case of imaginary quadratic number fields with class number 1. We first define what we call arithmetic site for such number fields, we then calculate the points of those arithmetic sites and we express them in terms of the ad\`eles class space considered by Connes to give a spectral interpretation of zeroes of Hecke L functions of number fields. We get therefore that for a fixed imaginary quadratic number field with class number 1, that the points of our arithmetic site are related to the zeroes of the Dedekind zeta function of the number field considered and to the zeroes of some Hecke L functions. We then study the relation between the spectrum of the ring of integers of the number field and the arithmetic site. Finally we construct the square of the arithmetic site.

E. Bombieri et J. Pila ont introduit une méthode qui donne les bornees sur le nombre de points entiers qui sont appartiennent d'un arc donné (sous les plusieurs hypothèses).Dans la partie algébrique nous généralisons la méthode de Bombieri Pila pour le cas des champs de fonction de genre $0$ avec une variable. Ensuite, nous appliquons le résultat pour calculer le nombre de courbes elliptiques qui sont dans la même classe d'isomorphisme avec leurs coefficients dans une petite boîte.Une fois que nous avons prouvé ça, la question naturelle est de savoir si nous pouvons l'améliorer dans certains cas particuliers. Nous allons étudier le cas des courbes elliptiques en utilisant la partie de conjecture par Birch Swinnerton-Dyer, les propriétés des fonctions de hauteur bien avec les empilements compacts.Après, dans une partie analytique nous donnons la version explicite du théorème de Bombieri Vinogradov. Ce théorème est un résultat important concerne le terme d'erreur dans le théorème de Dirichlet sur les progressions arithmétiques, pris en moyenne sur les modules $q$ variant jusqu'à $Q$. Notre but est d'améliorer les résultats existant de cette façon (voir cite{Akbary2015}), donc nous pouvons réduire la puissance du facteur logarithmique en utilisant l'inégalité de grand crible et l'identité de Vaughan. / E.Bombieri and J.Pila introduced a method to bound the number of integral points in a small given box (under some conditions). In algebraic part we generalise this method to the case of function fields of genus $0$ in ove variable. Then we apply the result to count the number of elliptic curves falling in the same isomorphic class with coefficients lying in a small box.Once we are done the natural question is how to improve this bound for some particular families of curves. We study the case of elliptic curves and use the fact that the necessary part of Birch Swinnerton-Dyer conjecture holds over function fields. We also use the properties of height functions and results about sphere packing.In analytic part we give an explicit version of Bombieri-Vinogradov theorem. This theorem is an important result that concerns the error term in Dirichlet's theorem in arithmetic progressions averaged over moduli $q$ up to $Q$. We improve the existent result of such type given in cite{Akbary2015}. We reduce the logarithmic power by using the large sieve inequality and Vaughan identity.

Les méthodes d’intégration de jauge, telle que l’intégrale de Pfeffer sur les ensembles bornés de périmètre fini sont particulièrement adaptées à l’étude des grands théorèmes d’intégration que sont le Théorème Fondamental de l’Analyse, le Théorème de la Divergence et le Théorème de Stokes. Dans cette thèse, ces outils sont transposés à l’intégration sur des domaines singuliers, vus comme des courants entiers au sens de Federer et Fleming. On obtient un critère d’effaçabilité pour les singularités des courants considérés : les courants ayant un ensemble singulier de contenu de Minkowski relatif fini satisfont un Théorème de Stokes général, c’est le cas notamment des courants définissables dans une structure o-minimale quelconque, c’est aussi le cas de courants minimiseurs de masse sans singularité au bord. A contrario, on construit un courant de dimension 2 dans ℝ3 ayant un ensemble singulier réduit à un point, qui ne vérifie pas ce Théorème de Stokes général.Cette thèse contient aussi les définitions de méthodes d’intégration non absolument convergentes sur tout courant entier de dimension 1, ainsi que sur les courants entiers de dimension quelconque dans un espace euclidien dont les singularités sont effaçables. / Methods of gauge integration, like those developped by W. F. Pfeffer on bounded sets of finite perimeter, are well suited to the study of integration theorems, such as the Fundamental Theorem of Calculus, The Divergence Theorem and Stokes’ Theorem. In this thesis, Pfeffer Integration is transposed to the context of integral currents in the sense of Federer and Fleming. Not all integral currents are adapted to this type of gauge integration and a criterion on the singular set of the current is obtained. Well behaved currents include all 1-dimensional integral currents, integral currents definable in an o-minimal structure and mass minimizing integral currents whenever the boundary singularities are controlled. All those currents are shown to satisfy a general Stokes’ Theorem. On the other hand, an example is given of an integral current of dimension 2 in ℝ3 with only one singular point, which does not satisfy such a general Stokes-Cartan Theorem. This thesis also contains the definitions of non-absolutely convergent integrations methods on 1-dimensionalintegral currents as well as on integral currents of any dimension in Euclidean space, whenever their singular set has controlled relative Minkowski content.

Dans cette thèse, nous étudions des Hoist Scheduling Problems (HSP) qui se posent fréquemment dans des lignes automatiques de traitement de surface. Dans ces lignes, des ponts roulants sont utilisés pour transporter les pièces entre les bains. Ainsi, les ponts roulants jouent un rôle essentiel dans la performance de ces lignes ; et un ordonnancement optimal de leurs mouvements est un facteur déterminant pour garantir la qualité des produits et maximiser la productivité. Les lignes que nous étudions comportent un seul pont roulant mais peuvent être des lignes de base ou des lignes étendues (où des bains sont à fonctions et/ou capacités multiples). Nous examinons trois Hoist Scheduling Problems : l’optimisation robuste d’un HSP cyclique, l’ordonnancement dynamique d’une ligne étendue de type job shop et l’ordonnancement cyclique d’une telle ligne.Pour l’optimisation robuste d’un HSP cyclique, nous définissons la robustesse comme la marge dans le temps de déplacement du pont roulant. Nous formulons le problème en programmation linéaire en nombres mixtes à deux objectifs pour optimiser simultanément le temps de cycle et la robustesse. Nous démontrons que le temps de cycle minimal augmente avec la robustesse, et que par conséquent la frontière Pareto est constituée d’une infinité de solutions. Les valeurs minimales et maximales des deux objectifs sont établies. Les résultats expérimentaux à partir de benchmarks et d’instances générées aléatoirement montrent l’efficacité de l’approche proposée.Nous étudions ensuite un problème d’ordonnancement dynamique dans une ligne étendue de type job shop. Nous mettons en évidence une erreur de formulation dans une un modèle existant pour un problème similaire mais sans bains multi-fonctions. Cette erreur peut rendre l’ordonnancement obtenu sous-optimal voire irréalisable. Nous construisons un nouveau modèle qui corrige cette erreur. De plus il est plus compact et s’applique au cas avec des bains à la fois à capacités et à fonctions multiples. Les résultats expérimentaux menés sur des instances avec ou sans bains multi-fonctions montrent que le modèle proposé conduit toujours à une solution optimale et plus efficace que le modèle existant.Nous nous focalisons enfin sur l’ordonnancement cyclique d’une ligne étendue de type job shop avec des bains à fonctions et capacités multiples. Nous construisons un modèle mathématique en formulant les contraintes de capacité du pont roulant, les intervalles des durées opératoires, et les contraintes de capacité des bains. Nous établissons également des contraintes valides. Les expériences réalisées sur des instances générées aléatoirement montrent l’efficacité du modèle proposé. / This thesis studies hoist scheduling problems (HSPs) arising in automated electroplating lines. In such lines, hoists are often used for material handing between tanks. These hoists play a crucial role in the performance of the lines and an optimal schedule of the hoist operations is a key factor in guaranteeing product quality and maximizing productivity. We focus on extended lines (i.e. with multi-function and/or multi-capacity tanks) with a single hoist. This research investigates three hoist scheduling problems: robust optimization for cyclic HSP, dynamic jobshop HSP in extended lines and cyclic jobshop HSP in extended lines.We first study the robust optimization for a cyclic HSP. The robustness of a cyclic hoist schedule is defined in terms of the free slacks in hoist traveling times. A bi-objective mixed-integer linear programming (MILP) model is developed to optimize the cycle time and the robustness simultaneously. It is proved that the optimal cycle time strictly increases with the robustness, thus there is an infinite number of Pareto optimal solutions. We established lower and upper bounds of these two objectives. Computational results on several benchmark instances and randomly generated instances indicate that the proposed approach can effectively solve the problem.We then examine a dynamic jobshop HSP with multifunction and multi-capacity tanks. We demonstrate that an existing model for a similar problem can lead to suboptimality. To deal with this issue, a new MILP model is developed to generate an optimal reschedule. It can handle the case where a multi-function tank is also multi-capacity. Computational results on instances with and without multifunction tanks indicate that the proposed model always yields optimal solutions, and is more compact and effective than the existing one.Finally, we investigate a cyclic jobshop HSP with multifunction and multi-capacity tanks. An MILP model is developed for the problem. The key issue is to formulate the time-window constraints and the tank capacity constraints. We adapt the formulation of time-window constraints for a simpler cyclic HSP to the jobshop case. The tank capacity constraints are handled by dealing with the relationships between hoist moves so that there is always an empty processing slot for new parts. Computational experiments on numerical examples and randomly generated instances indicate that the proposed model can effectively solve the problem.

Les rapports d'activité de l'Établissement Français du Sang (EFS) font état d'une demande croissante de produits sanguins labiles (PSL) tels les concentrés globules rouges (CGR), les plaquettes, et le plasma. Afin d'assurer la demande vitale en PSL, il est primordial d'optimiser la logistique liée aux activités de collecte du sang et de ses composants. Pour faire face à cette situation, l'EFS Auvergne-Loire mène une réflexion dans le but d'utiliser de manière plus efficiente les dispositifs de collecte en sites fixes et mobiles pour améliorer (i) la qualité de service rendue au donneur, et (ii) l'efficience de l'utilisation des ressources humaines. Dans ce contexte nous avons développé dans cette thèse des outils opérationnels pour (i) la modélisation des dispositifs de collecte, (ii) la régulation des flux de donneurs, et (iii) la planification de collectes mobiles.La méthode d'analyse des dispositifs de collecte est basée sur des techniques de simulation à événements discrets. Une modélisation préalable des flux de donneurs dans les systèmes de collecte en sites fixes et mobiles à l'aide de réseaux de Petri a été proposée. Pour la régulation de flux de donneurs, notamment pour la planification optimale des rendez-vous des donneurs et la planification de la capacité dans les systèmes de collecte au site fixe, deux approches ont été abordées: (a) Construction d'un algorithme basée sur techniques d'optimisation stochastique via simulation ; (b) Programmation mathématique: Modèle de programmation en nombres entiers non-linéaire (MINLP) basée sur réseaux de files d'attente et représentation et évaluation des systèmes à événements discrets à travers de programmation mathématique. Pour la planification de collectes mobiles. Deux types de modèles ont été développés : (a) Au niveau tactique : Modèles de programmation en nombres entiers linéaire (MIP) pour planifier les semaines de collectes pour chaque ensemble disponible sur un horizon de temps pour garantir l'autosuffisance à niveau régional des CGR. (b) Au niveau opérationnel : Modèle de programmation en nombres entiers linéaire (MIP) pour l'organisation du travail des équipes en charge de la collecte.