A l’ère de l’urbanisation rapide dans les pays en développement, notre monde est aujourd’hui confronte a de nombreux défis en termes de réchauffement climatique. Pour y remédier, certains pays émergents ont commence ces dernières années a privilégier la mise en place croissante et progressive de transport en commun. C’est ainsi qu’en chine, en 2012, 1755 km de ligne de métro est construit pour seize villes. Or, la construction d’un métro possède d’importants risques financiers selon les expériences internationales. Néanmoins, le développement du métro en chine est en surchauffe. Le but global de la recherche est d’étudier les caractéristiques structurelles du réseau métropolitain a paris et son évolution afin de donner des suggestions au développement du métro de Wuhan. Pour atteindre cet objectif, nous avons adopte l’analyse de centralité structuralité pour étudier le réseau de métro parisien, ainsi que le réseau de métro a Wuhan. L’indicateur centralité structuralité (centralité en résume) consiste ainsi a mettre en évidence la distance « la plus simple » a parcourir pour arriver a sa destination, c’est-a-dire la distance a parcourir avec le moins de tournant a réaliser dans le réseau routier pour y arriver. Pour les réseaux de métro, cela signifie moins de changements de lignes. Des résultats nous monte que l’analyse de centralité pourrait indiquer l’importance relative des stations de métro dans un réseau. Cela pourrait permettre aux urbanistes et designers d’estimer le trafic entrant des stations. Eventuellement, cet indicateur pourrait d’être adopte pour analyser et comparer des projets différents du réseau de métro. / In the era of fast urbanisation in the developing countries, our world is now facing many challenges in the context of global warming. In order to solve these difficulties, certain developing countries have started in the last few years to promote increasingly the role of public transportation. It is also the case in china in 2020 that 1755 km of metro line was built in seventeen cities. However, according to the international experiences, there can be great financials risks in construction of metro system. Even though, the metro development in china is overheating. The general research objective is to study the structural characteristic of metro network in Paris and its development in order to give suggestions for the metro development in Wuhan. In order to attain this objective, we have adopted the structural centrality analyse to study the metro network in Paris and Wuhan. The indicator structural centrality (centrality in short) evaluates the simplest distance to reach the destination. It means that with the less turning to do in a road network. For the metro network, it means the less changes of lines. The results showed us that the centrality analyses could indicate the relative importance of the metro stations in a network. It could allow the urban planners and designers to estimate the entering traffic of the stations. Eventually, this indicator could be used to analyse and compare the different plans of metro networks.

La géométrie combinatoire est une large et belle branche des mathématiques. Cette thèse doctorale se compose de l'étude de cinq sujets différents dans ce domaine. Même si les problèmes et les techniques utilisés pour y faire face sont divers, ils partagent le mêeme objectif: Étudier l'interaction entre les structures combinatoires et géométriques. Dans le chapitre 1, nous étudions le problème suivant : pour un entier positif k, combien de points en position générale devons-nous prendre dans le plan de sorte que nous pouvons toujours trouver k d'entre eux définissant des triangles avec un rayon du cercle circonscrit distinct ? Cette question a été posée par Paul Erdös en 1975 qui a lui même proposé une solution en 1978. Toutefois, la preuve a omis par inadvertance un cas non trivial. Nous avons repris ce cas et donné une solution à la question en utilisant des outils de base de la géométrie algébrique et nous fournissons une borne polynomiale pour le nombre de points nécessaires.Dans le chapitre 2, nous sommes intéressés par de généralisations géométriques du critère de Hall pour les couplages dans les graphes bipartits (1935). Nous obtenons des théorèmes géométriques type Hall pour des ensembles convexes disjoints et pour points en position générale dans l'espace euclidien. Les outils de ce chapitre sont topologiques, et l'approche est motivés par une méthode remarquable introduite par Aharoni et Haxell en $2000$ ainsi que par ses généralisations.D'autre part, dans le chapitre 3, nous commençons par un théorème de Helly fractionné de 1979 due à A. Liu et M. Katchalski pour motiver un résultat combinatoire. Nous étudions des conditions combinatoires que des familles de graphes doivent avoir pour permettre d'obtenir des versions plus fine du théorème de Turán. Nous trouvons des liens intéressants entre les nombres de Turán, les nombres chromatiques et les nombres de clique dans la famille. Les outils de ce chapitre sont purement combinatoires.Dans le chapitre 4, nous nous concentrons sur l'obtention des résultats pour la bien connue classe des matroïde chemin du réseau introduite par Bonin, de Mier et Noy en 2003. La contribution principale est de prouver pour cette classe la validité d'une conjecture de Merino et Welsh (1999) sur une inégalité de certaines valeurs du polynôme de Tutte. Pour ce faire, nous introduisons et étudions des serpents, une classe spéciale de matroïdes chemin du réseau ``mince''.Enfin, dans le chapitre 5, nous étudions une variante d'un problème des transversales posé par J.L. Arocha, J. Bracho, L. Montejano et J.L. Ramírez-Alfonsín en 2010. Dans leur travaux originaux, ils ont rémarqué que si nous avons peu de points dans l'espace euclidien alors il est possible de trouver une transversale d'une dimension donnée qui travers les enveloppes convexes de tous les k-ensembles de points. De m&eme, ils montrent qu'il est impossible de trouver une telle transversale lorsque nous avons beaucoup de points. Les auteurs donnent des bornes spécifiques et ils laissent aussi quelques problèmes ouverts. Si la définition de transversale est légèrement plus restrictive, alors le problème peut être étudié en utilisant la théorie des matroïdes orientés. Dans la présente thèse, nous fournissons les détails de cette relation et nous donnons des bornes pour la famille de polytopes cycliques. / Combinatorial geometry is a broad and beautiful branch of mathematics. This PhD Thesis consists of the study of five different topics in this area. Even though the problems and the tools used to tackle them are diverse, they share a unifying goal: To explore the interaction between combinatorial and geometric structures.In Chapter 1 we study a problem by Paul Erdös: for a positive integer k, how many points in general position do we need in the plane so that we can always find a k-subset of them defining triangles with distinct circumradii? This question was posed in 1975 and Erdös himself proposed a solution in 1978. However, the proof inadvertently left out a non-trivial case. We deal with the case using basic tools from algebraic geometry and we provide a polynomial bound for the needed number of points.In Chapter 2 we are interested in providing geometric extensions of Hall's criterion for matchings in bipartite graphs (1935). We obtain geometric Hall-type theorems for pairwise disjoint convex sets and for points in general position in euclidean space. The tools of this chapter are topological, and are motivated by a remarkable method introduced by Aharoni and Haxell in 2000 and its generalizations.On the other hand, in Chapter 3 we begin with a fractional Helly theorem from 1979 by A. Liu and M. Katchalski to motivate a combinatorial result. We study combinatorial conditions on families of graphs that allow us to have sharpened variants of Turán's theorem. We find interesting relations between the Turán numbers, the chromatic numbers and the clique numbers of graphs in the family. The tools in this chapter are only combinatorial.In Chapter 4 we focus on obtaining some results for the well studied class of lattice path matroids introduced by Bonin, de Mier and Noy in 2003. The main contribution is proving for this class the validity of a 1999 conjecture of Merino and Welsh concerning an inequality involving certain values of the Tutte polynomial. In order to do this, we introduce and study snakes, a special class of ``thin'' lattice path matroids.Finally, in Chapter 5 we explore a variant of a transversal problem posed by J.L. Arocha, J. Bracho, L. Montejano and J.L. Ramírez-Alfonsín in 2010. In their original work, they realized that if we have few points in euclidean space then it is possible to find a transversal of a given dimension that goes through all the convex hulls of k-subsets of points. Similarly, they show that it is impossible to find such a transversal when we have many points. The authors give some specific bounds and they also leave some open problems. If the definition of transversal is slightly more restrictive, then the problem can be tackled using oriented matroid theory. We provide the details of the relation and we give bounds for the family of cyclic polytopes.

Dans cette thèse, nous considérons plusieurs paramètres des hypergraphes et nous étudions si les restrictions aux sous-classes des hypergraphes permettent d’obtenir des propriétés combinatoires et algorithmiques souhaitables. La plupart des paramètres que nous prenons en compte sont des instances spéciales des packings et transversals des hypergraphes.Dans la première partie, nous allons nous concentrer sur les line graphs des graphes subcubiques sans triangle et nous allons démontrer que pour tous ces graphes il y a un independent set de taille au moins 3|V(G)|/10 et cette borne est optimale. Conséquence immédiate: nous obtenons une borne inférieure optimale pour la taille d’un couplage maximum dans les graphes subcubiques sans triangle. De plus, nous montrons plusieurs résultats algorithmiques liés au FEEDBACK VERTEX SET, HAMILTONIAN CYCLE et HAMILTONIAN PATH quand restreints aux line graphs des graphes subcubiques sans triangle.Puis nous examinons trois hypergraphes ayant la propriété d’Erdős-Pósa et nous cherchons à déterminer les fonctions limites optimales. Tout d’abord, nous apportons une fonction theta-bounding pour la classe des graphes subcubiques et nous étudions CLIQUE COVER: en répondant à une question de Cerioli et al., nous montrons qu’il admet un PTAS pour les graphes planaires. Par la suite, nous nous intéressons à la Conjecture de Tuza et nous montrons que la constante 2 peut être améliorée pour les graphes avec arêtes contenues dans au maximum quatre triangles et pour les graphes sans certains odd-wheels. Enfin, nous nous concentrons sur la Conjecture de Jones: nous la démontrons dans le cas des graphes sans griffes avec degré maximal 4 et nous faisons quelques observations dans le cas des graphes subcubiques.Nous étudions ensuite la VC-dimension de certains hypergraphes résultants des graphes. En particulier, nous considérons l’hypergraphe sur l’ensemble des sommets d’un certain graphe qui est induit par la famille de ses sous-graphes k-connexes. En généralisant les résultats de Kranakis et al., nous fournissons des bornes supérieures et inférieures optimales pour la VC-dimension et nous montrons que son calcul est NP-complet, pour chacun k > 0. Enfin, nous démontrons que ce problème (dans le cas k = 1) et le problème étroitement lié CONNECTED DOMINATING SET sont soit solvables en temps polynomial ou NP-complet, quand restreints aux classes de graphes obtenues en interdisant un seul sous-graphe induit.Dans la partie finale de cette thèse, nous nous attaquons aux meta-questions suivantes: Quand est-ce qu’un certain problème “difficile” de graphe devient “facile”?; Existe-t-il des frontières séparant des instances “faciles” et “difficiles”? Afin de répondre à ces questions, dans le cas des classes héréditaires, Alekseev a introduit la notion de boundary class pour un problème NP-difficile et a montré qu’un problème Pi est NP-difficile pour une classe héréditaire X finiment défini si et seulement si X contient un boundary class pour Pi. Nouscontinuons la recherche des boundary classes pour les problèmes suivants: HAMILTONIAN CYCLE THROUGH SPECIFIED EDGE, HAMILTONIAN PATH, FEEDBACK VERTEX SET, CONNECTED DOMINATING SET and CONNECTED VERTEX COVER. / In this thesis, we consider several hypergraph parameters and study whether restrictions to subclasses of hypergraphs allow to obtain desirable combinatorial or algorithmic properties. Most of the parameters we consider are special instances of packings and transversals of hypergraphs.In the first part, we focus on line graphs of subcubic triangle-free graphs and show that any such graph G has an independent set of size at least 3|V(G)|/10, the bound being sharp. As an immediate consequence, we obtain a tight lower bound for the matching number of subcubic triangle-free graphs. Moreover, we prove several algorithmic results related to FEEDBACK VERTEX SET, HAMILTONIAN CYCLE and HAMILTONIAN PATH when restricted to line graphs of subcubic triangle-free graphs.Then we consider three hypergraphs having the Erdős-Pósa Property and we seek to determine the optimal bounding functions. First, we provide an optimal theta-bounding function for the class of subcubic graphs and we study CLIQUE COVER: answering a question by Cerioli et al., we show it admits a PTAS for planar graphs. Then we focus on Tuza’s Conjecture and show that the constant 2 in the statement can be improved for graphs whose edges are contained in at most four triangles and graphs obtained by forbidding certain odd-wheels. Finally, we concentrate on Jones’ Conjecture: we prove it in the case of claw-free graphs with maximum degree at most 4 and we make some observations in the case of subcubic graphs.Then we study the VC-dimension of certain set systems arising from graphs. In particular, we consider the set system on the vertex set of some graph which is induced by the family of its k-connected subgraphs. Generalizing results by Kranakis et al., we provide tight upper and lower bounds for the VC-dimension and we show that its computation is NP-complete, for each k > 0. Finally, we show that this problem (in the case k = 1) and the closely related CONNECTED DOMINATING SET are either NP-complete or polynomial-time solvable when restricted to classes of graphs obtained by forbidding a single induced subgraph.In the final part of the thesis, we consider the following meta-questions: When does a certain “hard” graph problem become “easy”?; Is there any “boundary” separating “easy” and “hard” instances? In order to answer these questions in the case of hereditary classes, Alekseev introduced the notion of a boundary class for an NP-hard problem and showed that a problem Pi is NP-hard for a finitely defined (hereditary) class X if and only if X contains a boundary class for Pi. We continue the search of boundary classes for the following problems: HAMILTONIAN CYCLE THROUGH SPECIFIED EDGE, HAMILTONIAN PATH, FEEDBACK VERTEX SET, CONNECTED DOMINATING SET and CONNECTED VERTEX COVER.

Dans cette thèse nous étudions trois jeux à objectif compétitif sur les graphes. Les jeux à objectif compétitif proposent une approche dynamique des problèmes d'optimisation discrètes. L'idée générale consiste à associer à un problème d'optimisation (coloration, domination, etc.) un jeu combinatoire partisan de la façon suivante. Deux joueurs construisent tour à tour la structure reliée au problème d'optimisation. L'un d'eux cherche à ce que cette structure soit le plus optimale possible, tandis que l'autre essaye de l'en empêcher. Sous l'hypothèse que les deux joueurs jouent optimalement, la taille de la structure obtenue définit un invariant ludique.Nous commençons par étudier une variante 1-impropre du jeu de coloration, qui est le premier et le plus étudié des jeux à objectif compétitif. Dans ce jeu, les joueurs colorient les sommets d'un graphe de sorte que deux sommets adjacents ne partagent jamais la même couleur. Dans la version 1-impropre, un sommet peut avoir au plus un voisin ayant la même couleur que lui. Nous considérons ensuite le jeu de domination, dans lequel les deux joueurs doivent construire un ensemble dominant, c'est-à-dire un ensemble de sommets du graphe tel que tout autre sommet est adjacent à l'un des membres de cet ensemble. Finalement, nous définissons un nouveau jeu à objectif compétitif, relié au problème de coloration distinguante. Dans ce jeu, il s'agit de construire une coloration qui n'est invariante par aucun des automorphismes du graphe. Nous soulevons plusieurs interrogations stimulantes concernant ce nouveau jeu, notamment sur la caractérisation des graphes ayant un invariant ludique infini, par l'existence d'automorphismes d'ordre deux. / In this thesis, we study three competitive optimization graph games. These games allow a dynamic approach to discrete optimization problems, which is an advantageous alternative way to consider these questions. The global idea consists in defining a combinatorial partisan game, associated to the original optimization problem, like coloring, domination, etc. Two players alternatively build the structure related to the optimization problem. One of them tries to obtain a structure as optimal as possible, whereas his opponent wants to prevent him from doing it. Under the hypothesis that both players play optimally, the size of the obtained structure defines a game invariant of the graph.We start by studying a 1-improper variation of the coloring game, which is the first and the most studied competitive optimization graph game. In this game, the players colors the vertices of a graph, such that two adjacent vertices do not share the same color. In the 1-improper version, we allow a vertex to have at most one neighbor with the same color as it. Then, we study the domination game, in which the players have to build a domination set, that is a sub-set of vertices such that any other vertex is adjacent to one of the vertex in this set. Finally, we define a new game, related to the distinguishing coloring problem. This game is about building a vertex-coloring which is preserved by none of the graph automorphisms. We raise some challenging open questions about this new game, especially concerning the characterization of graphs with infinite game invariant, by the existence of order two automorphisms.

La question des villes moyennes ou intermédiaires a été largement débattue, en raison de la difficulté à établir leur définition. Un système de villes moyennes particulier est situé au sud du Chili, constitué par les régions de La Araucanía, Los Ríos et Los Lagos. Ce système présente une configuration spatiale plutôt monocentrique, où les interactions entre villes sont développées à l'intérieur de chaque région et, par conséquence, les liens transfrontaliers sont faibles voire inexistants. Les centres urbains à l'intérieur de chaque région développent différents types de configuration spatiale, tant à un niveau régional et que local. Cette thèse a cherché à comprendre les concepts de ville intermédiaire ou moyenne et à les stabiliser, pour pouvoir mieux comprendre le système de villes moyennes du sud du Chili à partir d'une analyse de réseau et du degré de cohésion des différentes villes. Le réseau qui organise ce système est déterminé principalement par les relations hiérarchiques et de type vertical. Ainsi, il existe un élevé degré de dépendance à l'égard des capitales régionales, ce qui organise un réseau monocentrique à l'intérieur de chaque espace régional, où il serait encore possible de trouver des villes isolées. Le degré de polycentrisme pour l'ensemble du système a été estimé moyen à faible. Cette situation est encore plus dramatique au sein de chaque espace régional. Les relations spatiales entre centres urbains se réalisent à deux échelles. Dans la première, trois types d'organisation spatiale se mettent en place et dans la deuxième, trois types d'organisation spatiale ont lieu entre des paires de nœuds du réseau. / Medium-size cities have been the subject of profound debate given their complexity in order to define them. A particular system consisting of this type of cities is located in southern Chile, an area which comprises the regions of La Araucania, Los Ríos and Los Lagos. This system seems to have a monocentric configuration, where interactions between population centers would be arranged within each region and therefore trans-border links would be weak or not present. In addition to that, urban centers that compose the system would have differentiated spatial patterns, both at a regional and local scale. In this sense, this thesis tries to understand the concept of medium-size and intermediate cities and stabilize it, to understand the system of cities of southern Chile thanks to a network approach and the analysis of the cohesion degree in urban centers. The network that organizes this system is determined largely by relations of hierarchical and vertical type, having a high degree of dependency of small cities within a region to each of the regional capitals, which organizes a moncentric network within each regional area, including identifying isolated towns. The degree of polycentrism for the entire system is low and this situation is even deeper within each regional area. The spatial relationships between urban centers are in two scales, first to set up three types of spatial organization and second presents three types of spatial organization that develop between pairs of nodes in the network.

Le modèle des automates cellulaires constitue un des modèles le mieux établi de physique discrète sur espace euclidien. Ils implantent trois symétries fondamentales de la physique: la causalité, l'homogénéité et la densité finie de l'information. Bien que l'origine des automates cellulaires provienne de la physique, leur utilisation est très répandue comme modèles de calcul distribué dans l'espace (machines auto-réplicantes, problèmes de synchronisation,...), ou bien comme modèles de systèmes multi-agents (congestion du trafic routier, études démographiques,...). Bien qu'ils soient parmi les modèles de calcul distribué les plus étudiés, la rigidité de leur structure interdit toute extension triviale vers un modèle de topologie variant dans le temps, qui se trouve être un prérequis fondamental à la modélisation de certains phénomènes biologiques, sociaux ou physiques, comme par exemple la discrétisation de la relativité générale. Les dynamiques causales de graphes généralisent les automates cellulaires aux graphes arbitraires de degré borné et pouvant varier dans le temps. Dans cette thèse, nous nous attacherons à généraliser certains des résultats fondamentaux de la théorie des automates cellulaires. En munissant nos graphes d'une métrique compacte, nous présenterons deux approches différentes du modèle. Une première approche axiomatique basée sur les notions de continuité et d'invariance par translation, et une deuxième approche constructive, où une règle locale est appliquée en parallèle et de manière synchrone sur l'ensemble des sommets du graphe. / Cellular Automata constitute one of the most established model of discrete physical transformations that accounts for euclidean space. They implement three fundamental symmetries of physics: causality, homogeneity and finite density of information. Even though their origins lies in physics, they are widely used to model spatially distributed computation (self-replicating machines, synchronization problems,...), as well as a great variety of multi-agents phenomena (traffic jams, demographics,...). While being one of the most studied model of distributed computation, their rigidity forbids any trivial extension toward time-varying topology, which is a fundamental requirement when it comes to modelling phenomena in biology, sociology or physics: for instance when looking for a discrete formulation of general relativity. Causal graph dynamics generalize cellular automata to arbitrary, bounded degree, time-varying graphs. In this work, we generalize the fundamental structure results of cellular automata for this type of transformations. We endow our graphs with a compact metric space structure, and follow two approaches. An axiomatic approach based on the notions of continuity and shift-invariance, and a constructive approach, where a local rule is applied synchronously on every vertex of the graph. Compactness allows us to show the equivalence of these two definitions, extending the famous result of Curtis-Hedlund-Lyndon’s theorem. Another physics-inspired symmetry is then added to the model, namely reversibility.

Cette thèse traite des fondements et modalités d'une didactique de l'intercompréhension entre les langues qui, au cours de leur histoire, ont été en contact avec la langue et l'écriture chinoises, et dont les lexiques contemporains conservent une trace profonde. Cette étude explore dans quelle mesure il est possible de concevoir un enseignement-apprentissage qui tiendrait compte des acquis d'une première expérience d'apprentissage d'une de ces langues pour en apprendre une autre. La thèse défendue repose sur une refondation didactique du sinogramme au moyen d'une réévaluation non plus seulement graphique mais surtout phonologique afin d'entraîner les apprenants à émettre des hypothèses quant à la réalisation de ces sinogrammes dans la langue-cible. Il y a trois parties. Premièrement, il s'agit d'une discussion épistémologique sur la connaissance de l'écriture chinoise en Europe, la réduction de ce système à sa seule dimension graphique - voire idéographique - et l'incapacité des savants européens à intégrer la culture phonologique très développée qui constitue selon cette thèse la matrice sur laquelle fonder l'intercompréhension entre les langues d'Asie Orientale à l'instar de la grammaire contrastive pour les langues romanes. Ensuite, après une recontextualisation des différentes approches didactique des sinogrammes, sont traitées les modalités mises en œuvre pour préparer à l'intercompréhension : tout d'abord, une refondation de l'enseignement-apprentissage du système sinogrammique non plus au moyen de la programmation des types les plus fréquents dans les lexiques contemporains, mais à travers une approche globale incluant la compréhension des principes de toute l'économie du système graphique . Enfin, il est procédé à la présentation de la transposition sinogrammique, ultime contribution de cette thèse et opération qui permet à l'apprenant de passer de la lecture d'un sinogramme dans une langue-pont à celle dans une langue-cible. / This doctoral thesis analyzes the current teaching and learning models among languages that were, and still are, in contact with the Chinese script, and that retain this influence in their modern lexicon : the sinogramic languages. This thesis asserts that such a course can be designed through a complete didactic reformulation of how to teach sinograms, not only in their graphic dimension, but also their phonological identity, in order for the student to imagine pronouncing a sinogram in the target-language according to his/her understanding of an already acquired 'bridge-language'. The thesis is divided into three parts. First, there is an epistemological discussion of the European approach to Chinese language and script, with the sole graphic - «ideographic» - focus, which shadowed traditional phonological practices. Next, the design of an alternative approach is proposed in which sinogram-based learning is not rooted in the so called concentrated approach, according to which sinogram types are selected in order of their frequency and adaptability within the contemporary lexicon. This alternative approach is discussed based on the training of the sinogramic system as a whole: the global approach. Finally, the main process for mutual understanding, which is called sinogramic transposition, is introduced to show how students can be trained to understand and produce readings of sinograms in the target-language.

Dans cette thèse, nous étudions des problèmes d'identification des sommets dans les graphes. Identifier les sommets d'un graphe consiste à attribuer à chaque sommet un objet qui rend le sommet unique par rapport aux autres. Nous nous intéressons particulièrement aux codes identifiants : sous-ensembles de sommets d'un graphe, dominants, tels que le voisinage fermé de chaque sommet du graphe a une intersection unique avec l'ensemble. Les sommets du code identifiant peuvent être considérés comme des capteurs et chaque sommet du graphe comme un lieu possible pour une défaillance. Nous caractérisons tout d'abord l'ensemble des graphes pour lesquels tous les sommets sauf un sont nécessaires dans tout code identifiant. Le problème consistant à trouver un code identifiant optimal, c'est-`a-dire de taille minimale, étant NP-difficile, nous l'étudions sur quatre classes restreintes de graphes. Suivant les cas, nous pouvons résoudre complètement le problème (pour les graphes de Sierpinski), améliorer les bornes générales (pour les graphes d'intervalles, les graphes adjoints, la grille du roi) ou montrer que le problème reste difficile même restreint (pour les graphes adjoints). Nous considérons ensuite des variations autour des codes identifiants permettant plus de flexibilité pour les capteurs. Nous étudions par exemple des capteurs du plan capables de détecter des défaillances `a un rayon connu avec une erreur tolérée. Nous donnons des constructions de tels codes et bornons leur taille pour des valeurs de rayons et d'erreurs fixés ou asymptotiques. Nous introduisons enfin la notion de coloration identifiante d'un graphe, permettant d'identifier les sommets d'un graphe avec les couleurs présentes dans son voisinage. Nous comparons cette coloration avec la coloration propre des graphes et donnons des bornes sur le nombre de couleurs nécessaires pour identifier un graphe, pour plusieurs classes de graphes. / In this thesis, we study problems on vertices identification of graphs. To identify the vertices of a graph consists in giving to each vertex of the graph an object that makes it unique. We are specially interested in the problem of identifying codes : dominating sets of vertices for which the closed neighborhood of each vertex has a unique intersection with the set. The vertices of the identifying code can be seen as sensors and each vertex of the graph as the location of a potential fault. We first classify all finite graphs for which all but one of the vertices are needed in any identifying code. Finding an optimal identifying code, i.e, an identifying code of minimum size, is a $NP$-hard problem. Therefore, we study this problem in some restricted classes of graphes. Depending on the class considered, we are able to solve this problem (for Sierpi`nski graphs), to give better bounds on the size of an identifying code than the general one (for interval graphs, line graphs and the king grid) or to prove that the problem remains NP-hard even in the restricted class (for line graphs). Then, we consider some variations of identifing codes that give flexibility to the sensors. For example, we study codes sensors able to detect faults within a radius around a fixed value. We give constructions of such codes and bounds on their size for general and asymptotic values of the radius and the tolerance on it. Finally, we introduce identifying colourings of graphs; verex-colouring of graph such that each vertex is identified by the set of colours in its closed neighbourhood. We compare this colouring of graphs with proper vertex-coloring and give bounds on the number of colours required to identify a graph, for several class of graphs.

La théorie de la rigidité étudie l'unicité des réalisations des graphes, i.e., des charpentes. Initialement motivée par l'ingénierie des structures, la théorie de la rigidité trouve aujourd'hui des applications dans plusieurs domaines importants comme la prédiction de la flexibilité des protéines, la conception assistée par ordinateur, la localisation dans les réseaux des capteurs, etc. Cette thèse traite une grande variété de problèmes concernant différents types de rigidité, qui correspondent à différents niveaux d'unicité (locale/infinitésimale, globale et universelle) dans des modèles variés de charpentes. D'abord, nous développons des résultats sur la construction récursive et la décomposition des graphes avec des conditions mixtes de sparsité ainsi que des résultats sur le packing des arborescences avec des contraintes de matroïde. Ces résultats sont alors utilisés pour obtenir des caractérisations de la rigidité infinitésimale des charpentes avec des contraintes mixtes. Nous étudions aussi l'effet des opérations d'extension sur des charpentes et étendons un résultat connu sur la préservation de la rigidité globale d'$1$-extension dans les charpentes à direction et à longueur de la dimension deux aux dimensions supérieures. Pour la rigidité universelle, un sujet que l'on connait très peu, nous obtenons une caractérisation complète pour la classe des charpentes biparties complètes sur la ligne. Nous généralisons aussi une condition suffisante pour la rigidité universelle des charpentes en permettant des positions non générales. / The theory of rigidity studies the uniqueness of realizations of graphs, i.e., frameworks. Originally motivated by structural engineering, rigidity theory nowadays finds applications in many important problems such as predicting protein flexibility, Computer-Aided Design, sensor network localization, etc. The present thesis treats a wide range of problems concerning different kinds of rigidity, corresponding to different scopes of uniqueness (local/infinitesimal, global and universal), in various types of frameworks. First, we develop results in inductive construction and decomposition of graphs with mixed sparsity conditions as well as results on the packing of arborescences with matroidal constraints. These results are then used to obtain characterizations of infinitesimal rigidity in frameworks with mixed constraints. We also investigate the effect of extension operations on frameworks and extend a known result on the global rigidity preservation of $1$-extension on direction-length frameworks in dimension two to all dimensions. For universal rigidity, where little is known, we obtain a complete characterization for the class of complete bipartite frameworks on the line. We also generalize a sufficient condition for the universal rigidity of frameworks by allowing non-general positions.

L'objectif de cette thèse est de réussir à utiliser des décompositions de graphes afin de résoudre des problèmes algorithmiques sur les graphes. Notre objet d'étude principal est la classe des graphes de Berge apprivoisés. Les graphes de Berge sont les graphes ne possédant ni cycle de longueur impaire supérieur à 4 ni complémentaire de cycle de longueur impaire supérieure à 4. Dans les années 60, Claude Berge a conjecturé que les graphes de Berge étaient des graphes parfaits. C'est-à-dire que la taille de la plus grande clique est exactement le nombre minimum de couleurs nécessaire à une coloration propre et ce pour tout sous-graphe. En 2002, Chudnovsky, Robertson, Seymour et Thomas ont démontré cette conjecture en utilisant un théorème de structure: les graphes de Berge sont basiques ou admettent une décomposition. Ce résultat est très utile pour faire des preuves par induction. Cependant, une des décompositions du théorème, la skew-partition équilibrée, est très difficile à utiliser algorithmiquement. Nous nous focalisons donc sur les graphes de Berge apprivoisés, c'est-à-dire les graphes de Berge sans skew-partition équilibrée. Pour pouvoir faire des inductions, nous devons adapter le théorème destructure de Chudnovsky et al à notre classe. Nous prouvons un résultat plus fort: les graphes de Berge apprivoisés sont basiques ou admettent une décomposition telle qu'un côté de la décomposition soit toujours basique. Nous avons de plus un algorithme calculant cette décomposition. Nous utilisons ensuite notre théorème pour montrer que les graphes de Berge apprivoisés admettent la propriété du grand biparti, de la clique-stable séparation et qu'il existe un algorithme polynomial permettant de calculer le stable maximum. / The goal of this these is to use graph's decompositions to solve algorithmic problems on graphs. We will study the class of Berge tame graphs. A Berge graph is a graph without cycle of odd length at least 4 nor complement of cycle of odd length at least 4.In the 60's, Claude Berge conjectured that Berge graphs are perfect graphs. The size of the biggest clique is exactly the number of colors required to color the graph. In 2002, Chudnovsky, Robertson, Seymour et Thomas proved this conjecture using a theorem of decomposition: Berge graphs are either basic or have a decomposition. This is a useful result to do proof by induction. Unfortunately, one of the decomposition, the skew-partition, is really hard to use. We arefocusing here on Berge tame graphs, i.e~Berge graph without balanced skew-partition. To be able to do induction, we must first adapt the Chudnovsky et al's theorem of structure to our class. We prove a stronger result: Berge tame graphs are basic or have a decomposition such that one side is always basic. We also have an algorithm to compute this decomposition. We then use our theorem to prouve that Berge tame graphs have the big-bipartite property, the clique-stable set separation property and there exists a polytime algorithm to compute the maximum stable set.