Pendant la dernière décennie nous avons vu une transformation incroyable du monde de la musique qui est passé des cassettes et disques compacts à la musique numérique en ligne. Avec l'explosion de la musique numérique, nous avons besoin de systèmes de recommandation de musique pour choisir les chansons susceptibles d’être appréciés à partir de ces énormes bases de données en ligne ou personnelles. Actuellement, la plupart des systèmes de recommandation de musique utilisent l’algorithme de filtrage collaboratif ou celui du filtrage à base de contenu. Dans ce mémoire, nous proposons un algorithme hybride et original qui combine le filtrage collaboratif avec le filtrage basé sur étiquetage, amélioré par la technique de filtrage basée sur le contexte d’utilisation afin de produire de meilleures recommandations. Notre approche suppose que les préférences de l'utilisateur changent selon le contexte d'utilisation. Par exemple, un utilisateur écoute un genre de musique en conduisant vers son travail, un autre type en voyageant avec la famille en vacances, un autre pendant une soirée romantique ou aux fêtes. De plus, si la sélection a été générée pour plus d'un utilisateur (voyage en famille, fête) le système proposera des chansons en fonction des préférences de tous ces utilisateurs. L'objectif principal de notre système est de recommander à l'utilisateur de la musique à partir de sa collection personnelle ou à partir de la collection du système, les nouveautés et les prochains concerts. Un autre objectif de notre système sera de collecter des données provenant de sources extérieures, en s'appuyant sur des techniques de crawling et sur les flux RSS pour offrir des informations reliées à la musique tels que: les nouveautés, les prochains concerts, les paroles et les artistes similaires. Nous essayerons d’unifier des ensembles de données disponibles gratuitement sur le Web tels que les habitudes d’écoute de Last.fm, la base de données de la musique de MusicBrainz et les étiquettes des MusicStrands afin d'obtenir des identificateurs uniques pour les chansons, les albums et les artistes. / In the last decade we have seen an incredible transformation of the world of music, from cassette tapes and compact discs to online digital music. With the explosion of the digital music we need music recommender systems to select those probably preferred songs from these huge online or personal databases. Currently, most music recommender systems use either collaborative (social) filtering or content-based algorithms. In this work we propose an original hybrid collaborative and tag-based algorithm improved by the context-of-use filtering technique in order to generate better playlists. Our approach assumes that user preferences change depending on the context of use. For example, a user listen one kind of music while driving to work, another type while traveling with the family on vacation, another one in a romantic evening or at parties. Additionally, if the playlist was generated for more than one user (family trip, party) the system will propose songs depending on the preferences of all these users. The main goal of our system is to recommend music to the user from the personal music collection or new music from system music collection, new releases and incoming concerts. Another goal of our system it will be to gather data from external sources based on crawling techniques and RSS Feeds to provide music related content like: new releases, incoming concerts, lyrics, similar artists. We’ll try to interlink some free available datasets on the web like listening habits from Last.fm, music database from MusicBrainz and tags from MusicStrands in order to obtain unique identifiers for songs, albums and artists.

Cette thèse porte sur l'étude des Systèmes de Recommandation dans un cadre séquentiel, où les retours des utilisateurs sur des articles arrivent dans le système l'un après l'autre. Après chaque retour utilisateur, le système doit le prendre en compte afin d'améliorer les recommandations futures. De nombreuses techniques de recommandation ou méthodologies d'évaluation ont été proposées par le passé pour les problèmes de recommandation. Malgré cela, l'évaluation séquentielle, qui est pourtant plus réaliste et se rapproche davantage du cadre d'évaluation d'un vrai système de recommandation, a été laissée de côté. Le contexte séquentiel nécessite de prendre en considération différents aspects non visibles dans un contexte fixe. Le premier de ces aspects est le dilemme dit d'exploration vs. exploitation: le modèle effectuant les recommandations doit trouver le bon compromis entre recueillir de l'information sur les goûts des utilisateurs à travers des étapes d'exploration, et exploiter la connaissance qu'il a à l'heure actuelle pour maximiser le feedback reçu. L'importance de ce premier point est mise en avant à travers une première évaluation, et nous proposons une approche à la fois simple et efficace, basée sur la Factorisation de Matrice et un algorithme de Bandit Manchot, pour produire des recommandations appropriées. Le second aspect pouvant apparaître dans le cadre séquentiel surgit dans le cas où une liste ordonnée d'articles est recommandée au lieu d'un seul article. Dans cette situation, le feedback donné par l'utilisateur est multiple: la partie explicite concerne la note donnée par l'utilisateur concernant l'article choisi, tandis que la partie implicite concerne les articles cliqués (ou non cliqués) parmi les articles de la liste. En intégrant les deux parties du feedback dans un modèle d'apprentissage, nous proposons une approche basée sur la Factorisation de Matrice, qui peut recommander de meilleures listes ordonnées d'articles, et nous évaluons cette approche dans un contexte séquentiel particulier pour montrer son efficacité. / This thesis is dedicated to the study of Recommendation Systems under a sequential setting, where the feedback given by users on items arrive one after another in the system. After each feedback, the system has to integrate it and try to improve future recommendations. Many techniques or evaluation methods have already been proposed to study the recommendation problem. Despite that, such sequential setting, which is more realistic and represent a closer framework to a real Recommendation System evaluation, has surprisingly been left aside. Under a sequential context, recommendation techniques need to take into consideration several aspects which are not visible for a fixed setting. The first one is the exploration-exploitation dilemma: the model making recommendations needs to find a good balance between gathering information about users' tastes or items through exploratory recommendation steps, and exploiting its current knowledge of the users and items to try to maximize the feedback received. We highlight the importance of this point through the first evaluation study and propose a simple yet efficient approach to make effective recommendation, based on Matrix Factorization and Multi-Armed Bandit algorithms. The second aspect emphasized by the sequential context appears when a list of items is recommended to the user instead of a single item. In such a case, the feedback given by the user includes two parts: the explicit feedback as the rating, but also the implicit feedback given by clicking (or not clicking) on other items of the list. By integrating both feedback into a Matrix Factorization model, we propose an approach which can suggest better ranked list of items, and we evaluate it in a particular setting.

Pendant la dernière décennie nous avons vu une transformation incroyable du monde de la musique qui est passé des cassettes et disques compacts à la musique numérique en ligne. Avec l'explosion de la musique numérique, nous avons besoin de systèmes de recommandation de musique pour choisir les chansons susceptibles d’être appréciés à partir de ces énormes bases de données en ligne ou personnelles. Actuellement, la plupart des systèmes de recommandation de musique utilisent l’algorithme de filtrage collaboratif ou celui du filtrage à base de contenu. Dans ce mémoire, nous proposons un algorithme hybride et original qui combine le filtrage collaboratif avec le filtrage basé sur étiquetage, amélioré par la technique de filtrage basée sur le contexte d’utilisation afin de produire de meilleures recommandations. Notre approche suppose que les préférences de l'utilisateur changent selon le contexte d'utilisation. Par exemple, un utilisateur écoute un genre de musique en conduisant vers son travail, un autre type en voyageant avec la famille en vacances, un autre pendant une soirée romantique ou aux fêtes. De plus, si la sélection a été générée pour plus d'un utilisateur (voyage en famille, fête) le système proposera des chansons en fonction des préférences de tous ces utilisateurs. L'objectif principal de notre système est de recommander à l'utilisateur de la musique à partir de sa collection personnelle ou à partir de la collection du système, les nouveautés et les prochains concerts. Un autre objectif de notre système sera de collecter des données provenant de sources extérieures, en s'appuyant sur des techniques de crawling et sur les flux RSS pour offrir des informations reliées à la musique tels que: les nouveautés, les prochains concerts, les paroles et les artistes similaires. Nous essayerons d’unifier des ensembles de données disponibles gratuitement sur le Web tels que les habitudes d’écoute de Last.fm, la base de données de la musique de MusicBrainz et les étiquettes des MusicStrands afin d'obtenir des identificateurs uniques pour les chansons, les albums et les artistes. / In the last decade we have seen an incredible transformation of the world of music, from cassette tapes and compact discs to online digital music. With the explosion of the digital music we need music recommender systems to select those probably preferred songs from these huge online or personal databases. Currently, most music recommender systems use either collaborative (social) filtering or content-based algorithms. In this work we propose an original hybrid collaborative and tag-based algorithm improved by the context-of-use filtering technique in order to generate better playlists. Our approach assumes that user preferences change depending on the context of use. For example, a user listen one kind of music while driving to work, another type while traveling with the family on vacation, another one in a romantic evening or at parties. Additionally, if the playlist was generated for more than one user (family trip, party) the system will propose songs depending on the preferences of all these users. The main goal of our system is to recommend music to the user from the personal music collection or new music from system music collection, new releases and incoming concerts. Another goal of our system it will be to gather data from external sources based on crawling techniques and RSS Feeds to provide music related content like: new releases, incoming concerts, lyrics, similar artists. We’ll try to interlink some free available datasets on the web like listening habits from Last.fm, music database from MusicBrainz and tags from MusicStrands in order to obtain unique identifiers for songs, albums and artists.

Cette thèse traite des systèmes de recommandation automatiques. Les moteurs de recommandation automatique sont des systèmes qui permettent, par des techniques de data mining, de recommander automatiquement à des clients, en fonction de leurs consommations passées, des produits susceptibles de les intéresser. Ces systèmes permettent par exemple d'augmenter les ventes sur des sites web marchands : le site Amazon a une stratégie marketing en grande partie basée sur la recommandation automatique. Amazon a popularisé l'usage de la recommandation automatique par la célèbre fonction de recommandation que nous qualifions d'item-to-items, le fameux : " les personnes qui ont vu/acheté cet articles ont aussi vu/acheté ces articles. La contribution centrale de cette thèse est d'analyser les systèmes de recommandation automatiques dans le contexte industriel, et notamment des besoins marketing, et de croiser cette analyse avec les travaux académiques. / This thesis deals with automatic recommendation systems. Automatic recommendation systems are systems that allow, through data mining techniques, to recommend automatically to users, based on their past consumption, items that may interest them. These systems allow for example to increase sales on e-commerce websites: the Amazon site has a marketing strategy based mainly on the recommendation. Amazon has popularized the use of automatic recommendation based on the recommendation function that we call item-to-items, the famous "people who have seen / bought this product have also seen / bought these articles". The central contribution of this thesis is to analyze the automatic recommendation systems in the industrial context, including marketing needs, and to cross this analysis with academic works.

Depuis ses fondements, le domaine de l’Interaction Homme-Machine (IHM) est marqué par le souci constant de concevoir et de produire des systèmes numériques utiles et utilisables, c’est-à-dire adaptés aux utilisateurs dans leur contexte. Vu le développement exponentiel des recherches dans les IHM, deux états des lieux s’imposent dans les environnements en ligne : le concept de confiance et le comportement de l’usager. Ces deux états ne cessent de proliférer dans la plupart des solutions conçues et sont à la croisée des travaux dans les interfaces de paiements en ligne et dans les systèmes de recommandation. Devant les progrès des solutions conçues, l’objectif de cette recherche réside dans le fait de mieux comprendre les différents enjeux dans ces deux domaines, apporter des améliorations et proposer de nouvelles solutions adéquates aux usagers en matière de perception et de comportement en ligne. Outre l’état de l’art et les problématiques, ce travail est divisé en cinq parties principales, chacune contribue à mieux enrichir l’expérience de l’usager en ligne en matière de paiement et recommandations en ligne : • Analyse des multi-craintes en ligne : nous analysons les différents facteurs des sites de commerce électronique qui influent directement sur le comportement des consommateurs en matière de prise de décision et de craintes en ligne. Nous élaborons une méthodologie pour mesurer avec précision le moment où surviennent la question de la confidentialité, les perceptions en ligne et les craintes de divulgation et de pertes financières. • Intégration de personnalisation, contrôle et paiement conditionnel : nous proposons une nouvelle plateforme de paiement en ligne qui supporte à la fois la personnalisation et les paiements multiples et conditionnels, tout en préservant la vie privée du détenteur de carte. • Exploration de l’interaction des usagers en ligne versus la sensibilisation à la cybersécurité : nous relatons une expérience de magasinage en ligne qui met en relief la perception du risque de cybercriminalité dans les activités en ligne et le comportement des utilisateurs lié à leur préoccupation en matière de confidentialité. • Équilibre entre utilité des données et vie privée : nous proposons un modèle de préservation de vie privée basé sur l’algorithme « k-means » et sur le modèle « k-coRating » afin de soutenir l’utilité des données dans les recommandations en ligne tout en préservant la vie privée des usagers. • Métrique de stabilité des préférences des utilisateurs : nous ciblons une meilleure méthode de recommandation qui respecte le changement des préférences des usagers par l’intermédiaire d’un réseau neural. Ce qui constitue une amélioration à la fois efficace et performante pour les systèmes de recommandation. Cette thèse porte essentiellement sur quatre aspects majeurs liés : 1) aux plateformes des paiements en ligne, 2) au comportement de l’usager dans les transactions de paiement en ligne (prise de décision, multi-craintes, cybersécurité, perception du risque), 3) à la stabilité de ses préférences dans les recommandations en ligne, 4) à l’équilibre entre vie privée et utilité des données en ligne pour les systèmes de recommandation. / Technologies in Human-Machine Interaction (HMI) are playing a vital role across the entire production process to design and deliver advanced digital systems. Given the exponential development of research in this field, two concepts are largely addressed to increase performance and efficiency of online environments: trust and user behavior. These two extents continue to proliferate in most designed solutions and are increasingly enriched by continuous investments in online payments and recommender systems. Along with the trend of digitalization, the objective of this research is to gain a better understanding of the various challenges in these two areas, make improvements and propose solutions more convenient to the users in terms of online perception and user behavior. In addition to the state of the art and challenges, this work is divided into five main parts, each one contributes to better enrich the online user experience in both online payments and system recommendations: • Online customer fears: We analyze different components of the website that may affect customer behavior in decision-making and online fears. We focus on customer perceptions regarding privacy violations and financial loss. We examine the influence on trust and payment security perception as well as their joint effect on three fundamentally important customers’ aspects: confidentiality, privacy concerns and financial fear perception. • Personalization, control and conditional payment: we propose a new online payment platform that supports both personalization and conditional multi-payments, while preserving the privacy of the cardholder. • Exploring user behavior and cybersecurity knowledge: we design a new website to conduct an experimental study in online shopping. The results highlight the impact of user’s perception in cybersecurity and privacy concerns on his online behavior when dealing with shopping activities. • Balance between data utility and user privacy: we propose a privacy-preserving method based on the “k-means” algorithm and the “k-coRating” model to support the utility of data in online recommendations while preserving user’s privacy. • User interest constancy metric: we propose a neural network to predict the user’s interests in recommender systems. Our aim is to provide an efficient method that respects the constancy and variations in user preferences. In this thesis, we focus on four major contributions related to: 1) online payment platforms, 2) user behavior in online payments regarding decision making, multi-fears and cyber security 3) user interest constancy in online recommendations, 4) balance between privacy and utility of online data in recommender systems.

Les étudiants gradués et les professeurs (les chercheurs, en général), accèdent, passent en revue et utilisent régulièrement un grand nombre d’articles, cependant aucun des outils et solutions existants ne fournit la vaste gamme de fonctionnalités exigées pour gérer correctement ces ressources. En effet, les systèmes de gestion de bibliographie gèrent les références et les citations, mais ne parviennent pas à aider les chercheurs à manipuler et à localiser des ressources. D'autre part, les systèmes de recommandation d’articles de recherche et les moteurs de recherche spécialisés aident les chercheurs à localiser de nouvelles ressources, mais là encore échouent dans l’aide à les gérer. Finalement, les systèmes de gestion de contenu d'entreprise offrent les fonctionnalités de gestion de documents et des connaissances, mais ne sont pas conçus pour les articles de recherche. Dans ce mémoire, nous présentons une nouvelle classe de systèmes de gestion : système de gestion et de recommandation d’articles de recherche. Papyres (Naak, Hage, & Aïmeur, 2008, 2009) est un prototype qui l’illustre. Il combine des fonctionnalités de bibliographie avec des techniques de recommandation d’articles et des outils de gestion de contenu, afin de fournir un ensemble de fonctionnalités pour localiser les articles de recherche, manipuler et maintenir les bibliographies. De plus, il permet de gérer et partager les connaissances relatives à la littérature. La technique de recommandation utilisée dans Papyres est originale. Sa particularité réside dans l'aspect multicritère introduit dans le processus de filtrage collaboratif, permettant ainsi aux chercheurs d'indiquer leur intérêt pour des parties spécifiques des articles. De plus, nous proposons de tester et de comparer plusieurs approches afin de déterminer le voisinage dans le processus de Filtrage Collaboratif Multicritère, de telle sorte à accroître la précision de la recommandation. Enfin, nous ferons un rapport global sur la mise en œuvre et la validation de Papyres. / Graduate students and professors (researchers, in general) regularly access, review, and use large amounts of research papers, yet none of the existing tools and solutions provides the wide range of functionalities required to properly manage these resources. Indeed, bibliography management systems manage the references and citations but fail to help researchers in handling and locating resources. On the other hand, research paper recommendation systems and specialized search engines help researchers to locate new resources, but again fail to help researchers in managing the resources. Finally, Enterprise Content Management systems offer the required functionalities to manage resources and knowledge, but are not designed for research literature. Consequently, we suggest a new class of management systems: Research Paper Management and Recommendation System. Through our system Papyres (Naak, Hage, & Aïmeur, 2008, 2009) we illustrate our approach, which combines bibliography functionalities along with recommendation techniques and content management tools, in order to provide a set of functionalities to locate research papers, handle and maintain the bibliographies, and to manage and share knowledge related to the research literature. Additionally, we propose a novel research paper recommendation technique, used within Papyres. Its uniqueness lies in the multicriteria aspect introduced in the process of collaborative filtering, allowing researchers to indicate their interest in specific parts of articles. Moreover, we suggest test and compare several approaches to determine the neighbourhood in the Multicriteria Collaborative Filtering process, such as to increase the accuracy of the recommendation. Finally, we report on the implementation and validation of Papyres.

Les étudiants gradués et les professeurs (les chercheurs, en général), accèdent, passent en revue et utilisent régulièrement un grand nombre d’articles, cependant aucun des outils et solutions existants ne fournit la vaste gamme de fonctionnalités exigées pour gérer correctement ces ressources. En effet, les systèmes de gestion de bibliographie gèrent les références et les citations, mais ne parviennent pas à aider les chercheurs à manipuler et à localiser des ressources. D'autre part, les systèmes de recommandation d’articles de recherche et les moteurs de recherche spécialisés aident les chercheurs à localiser de nouvelles ressources, mais là encore échouent dans l’aide à les gérer. Finalement, les systèmes de gestion de contenu d'entreprise offrent les fonctionnalités de gestion de documents et des connaissances, mais ne sont pas conçus pour les articles de recherche. Dans ce mémoire, nous présentons une nouvelle classe de systèmes de gestion : système de gestion et de recommandation d’articles de recherche. Papyres (Naak, Hage, & Aïmeur, 2008, 2009) est un prototype qui l’illustre. Il combine des fonctionnalités de bibliographie avec des techniques de recommandation d’articles et des outils de gestion de contenu, afin de fournir un ensemble de fonctionnalités pour localiser les articles de recherche, manipuler et maintenir les bibliographies. De plus, il permet de gérer et partager les connaissances relatives à la littérature. La technique de recommandation utilisée dans Papyres est originale. Sa particularité réside dans l'aspect multicritère introduit dans le processus de filtrage collaboratif, permettant ainsi aux chercheurs d'indiquer leur intérêt pour des parties spécifiques des articles. De plus, nous proposons de tester et de comparer plusieurs approches afin de déterminer le voisinage dans le processus de Filtrage Collaboratif Multicritère, de telle sorte à accroître la précision de la recommandation. Enfin, nous ferons un rapport global sur la mise en œuvre et la validation de Papyres. / Graduate students and professors (researchers, in general) regularly access, review, and use large amounts of research papers, yet none of the existing tools and solutions provides the wide range of functionalities required to properly manage these resources. Indeed, bibliography management systems manage the references and citations but fail to help researchers in handling and locating resources. On the other hand, research paper recommendation systems and specialized search engines help researchers to locate new resources, but again fail to help researchers in managing the resources. Finally, Enterprise Content Management systems offer the required functionalities to manage resources and knowledge, but are not designed for research literature. Consequently, we suggest a new class of management systems: Research Paper Management and Recommendation System. Through our system Papyres (Naak, Hage, & Aïmeur, 2008, 2009) we illustrate our approach, which combines bibliography functionalities along with recommendation techniques and content management tools, in order to provide a set of functionalities to locate research papers, handle and maintain the bibliographies, and to manage and share knowledge related to the research literature. Additionally, we propose a novel research paper recommendation technique, used within Papyres. Its uniqueness lies in the multicriteria aspect introduced in the process of collaborative filtering, allowing researchers to indicate their interest in specific parts of articles. Moreover, we suggest test and compare several approaches to determine the neighbourhood in the Multicriteria Collaborative Filtering process, such as to increase the accuracy of the recommendation. Finally, we report on the implementation and validation of Papyres.

Nous proposons deux nouvelles approches pour les systèmes de recommandation et les réseaux. Dans la première partie, nous donnons d’abord un aperçu sur les systèmes de recommandation avant de nous concentrer sur les approches de rang faible pour la complétion de matrice. En nous appuyant sur une approche probabiliste, nous proposons de nouvelles fonctions de pénalité sur les valeurs singulières de la matrice de rang faible. En exploitant une représentation de modèle de mélange de cette pénalité, nous montrons qu’un ensemble de variables latentes convenablement choisi permet de développer un algorithme espérance-maximisation afin d’obtenir un maximum a posteriori de la matrice de rang faible complétée. L’algorithme résultant est un algorithme à seuillage doux itératif qui adapte de manière itérative les coefficients de réduction associés aux valeurs singulières. L’algorithme est simple à mettre en œuvre et peut s’adapter à de grandes matrices. Nous fournissons des comparaisons numériques entre notre approche et de récentes alternatives montrant l’intérêt de l’approche proposée pour la complétion de matrice à rang faible. Dans la deuxième partie, nous présentons d’abord quelques prérequis sur l’approche bayésienne non paramétrique et en particulier sur les mesures complètement aléatoires et leur extension multivariée, les mesures complètement aléatoires composées. Nous proposons ensuite un nouveau modèle statistique pour les réseaux creux qui se structurent en communautés avec chevauchement. Le modèle est basé sur la représentation du graphe comme un processus ponctuel échangeable, et généralise naturellement des modèles probabilistes existants à structure en blocs avec chevauchement au régime creux. Notre construction s’appuie sur des vecteurs de mesures complètement aléatoires, et possède des paramètres interprétables, chaque nœud étant associé un vecteur représentant son niveau d’affiliation à certaines communautés latentes. Nous développons des méthodes pour simuler cette classe de graphes aléatoires, ainsi que pour effectuer l’inférence a posteriori. Nous montrons que l’approche proposée peut récupérer une structure interprétable à partir de deux réseaux du monde réel et peut gérer des graphes avec des milliers de nœuds et des dizaines de milliers de connections. / We propose two novel approaches for recommender systems and networks. In the first part, we first give an overview of recommender systems and concentrate on the low-rank approaches for matrix completion. Building on a probabilistic approach, we propose novel penalty functions on the singular values of the low-rank matrix. By exploiting a mixture model representation of this penalty, we show that a suitably chosen set of latent variables enables to derive an expectation-maximization algorithm to obtain a maximum a posteriori estimate of the completed low-rank matrix. The resulting algorithm is an iterative soft-thresholded algorithm which iteratively adapts the shrinkage coefficients associated to the singular values. The algorithm is simple to implement and can scale to large matrices. We provide numerical comparisons between our approach and recent alternatives showing the interest of the proposed approach for low-rank matrix completion. In the second part, we first introduce some background on Bayesian nonparametrics and in particular on completely random measures (CRMs) and their multivariate extension, the compound CRMs. We then propose a novel statistical model for sparse networks with overlapping community structure. The model is based on representing the graph as an exchangeable point process, and naturally generalizes existing probabilistic models with overlapping block-structure to the sparse regime. Our construction builds on vectors of CRMs, and has interpretable parameters, each node being assigned a vector representing its level of affiliation to some latent communities. We develop methods for simulating this class of random graphs, as well as to perform posterior inference. We show that the proposed approach can recover interpretable structure from two real-world networks and can handle graphs with thousands of nodes and tens of thousands of edges.

La classification automatique, qui consiste à regrouper des objets similaires au sein de groupes, également appelés classes ou clusters, est sans aucun doute l’une des méthodes d’apprentissage non-supervisé les plus utiles dans le contexte du Big Data. En effet, avec l’expansion des volumes de données disponibles, notamment sur le web, la classification ne cesse de gagner en importance dans le domaine de la science des données pour la réalisation de différentes tâches, telles que le résumé automatique, la réduction de dimension, la visualisation, la détection d’anomalies, l’accélération des moteurs de recherche, l’organisation d’énormes ensembles de données, etc. De nombreuses méthodes de classification ont été développées à ce jour, ces dernières sont cependant fortement mises en difficulté par les caractéristiques complexes des ensembles de données que l’on rencontre dans certains domaines d’actualité tel que le Filtrage Collaboratif (FC) et de la fouille de textes. Ces données, souvent représentées sous forme de matrices, sont de très grande dimension (des milliers de variables) et extrêmement creuses (ou sparses, avec plus de 95% de zéros). En plus d’être de grande dimension et sparse, les données rencontrées dans les domaines mentionnés ci-dessus sont également de nature directionnelles. En effet, plusieurs études antérieures ont démontré empiriquement que les mesures directionnelles, telle que la similarité cosinus, sont supérieurs à d’autres mesures, telle que la distance Euclidiennes, pour la classification des documents textuels ou pour mesurer les similitudes entre les utilisateurs/items dans le FC. Cela suggère que, dans un tel contexte, c’est la direction d’un vecteur de données (e.g., représentant un document texte) qui est pertinente, et non pas sa longueur. Il est intéressant de noter que la similarité cosinus est exactement le produit scalaire entre des vecteurs unitaires (de norme 1). Ainsi, d’un point de vue probabiliste l’utilisation de la similarité cosinus revient à supposer que les données sont directionnelles et réparties sur la surface d’une hypersphère unité. En dépit des nombreuses preuves empiriques suggérant que certains ensembles de données sparses et de grande dimension sont mieux modélisés sur une hypersphère unité, la plupart des modèles existants dans le contexte de la fouille de textes et du FC s’appuient sur des hypothèses populaires : distributions Gaussiennes ou Multinomiales, qui sont malheureusement inadéquates pour des données directionnelles. Dans cette thèse, nous nous focalisons sur deux challenges d’actualité, à savoir la classification des documents textuels et la recommandation d’items, qui ne cesse d’attirer l’attention dans les domaines de la fouille de textes et celui du filtrage collaborative, respectivement. Afin de répondre aux limitations ci-dessus, nous proposons une série de nouveaux modèles et algorithmes qui s’appuient sur la distribution de von Mises-Fisher (vMF) qui est plus appropriée aux données directionnelles distribuées sur une hypersphère unité. / Cluster analysis or clustering, which aims to group together similar objects, is undoubtedly a very powerful unsupervised learning technique. With the growing amount of available data, clustering is increasingly gaining in importance in various areas of data science for several reasons such as automatic summarization, dimensionality reduction, visualization, outlier detection, speed up research engines, organization of huge data sets, etc. Existing clustering approaches are, however, severely challenged by the high dimensionality and extreme sparsity of the data sets arising in some current areas of interest, such as Collaborative Filtering (CF) and text mining. Such data often consists of thousands of features and more than 95% of zero entries. In addition to being high dimensional and sparse, the data sets encountered in the aforementioned domains are also directional in nature. In fact, several previous studies have empirically demonstrated that directional measures—that measure the distance between objects relative to the angle between them—, such as the cosine similarity, are substantially superior to other measures such as Euclidean distortions, for clustering text documents or assessing the similarities between users/items in CF. This suggests that in such context only the direction of a data vector (e.g., text document) is relevant, not its magnitude. It is worth noting that the cosine similarity is exactly the scalar product between unit length data vectors, i.e., L 2 normalized vectors. Thus, from a probabilistic perspective using the cosine similarity is equivalent to assuming that the data are directional data distributed on the surface of a unit-hypersphere. Despite the substantial empirical evidence that certain high dimensional sparse data sets, such as those encountered in the above domains, are better modeled as directional data, most existing models in text mining and CF are based on popular assumptions such as Gaussian, Multinomial or Bernoulli which are inadequate for L 2 normalized data. In this thesis, we focus on the two challenging tasks of text document clustering and item recommendation, which are still attracting a lot of attention in the domains of text mining and CF, respectively. In order to address the above limitations, we propose a suite of new models and algorithms which rely on the von Mises-Fisher (vMF) assumption that arises naturally for directional data lying on a unit-hypersphere.