Cette thèse est une contribution à la théorie homotopique des schémas. Dans la première partie, on poursuit les constructions de Fabien Morel et Vladimir Voevodsky en définissant la catégorie homotopique stable des sites suspendus avec intervalles. La généralité, plus grande que celle permise par la définition de John F. Jardine, permet de donner une construction rigoureuse des foncteurs " points complexes " en théorie homotopique des schémas.<br /><br />Dans la seconde partie, on montre qu'au-dessus d'un schéma de base régulier S, se donner un endomorphisme dans la catégorie homotopique de S de la grassmannienne infinie (donnant un modèle de la K-théorie algébrique d'après un théorème de Morel et Voevodsky) revient à se donner une application fonctorielle K_0(X) -> K_0(X) où X parcourt la catégorie des schémas lisses sur S. Ceci permet de construire une structure de lambda-anneau spécial sur les groupes de K-théorie algébrique supérieure et de vérifier que cette structure coïncide avec les constructions antérieures. Les opérations additives sur la K-théorie algébrique sont étudiées en détail et des versions stables de ces énoncés sont obtenues, à coefficients entiers ou rationnels. La technique utilisée permet également de construire des classes de Chern sur la K-théorie algébrique supérieure à valeurs dans la cohomologie motivique (et dans d'autres théories cohomologiques) et de montrer très explicitement l'existence de morphismes stablement fantômes en théorie homotopique des schémas.

Dans cette thèse, on donne une définition de la K-théorie topologique des espaces non-commutatifs de Kontsevich (c'est-à-dire des dg-catégories) définis sur les nombres complexes. L'introduction de ce nouvel invariant initie la recherche des invariants de nature topologique des espaces non-commutatifs, comme "simplifications" des invariants algébriques (K-théorie algébrique, homologie cyclique, périodique comme étudiés dans les travaux de Tsygan, Keller). La motivation principale vient de la théorie de Hodge non-commutative au sens de Katzarkov--Kontsevich--Pantev. En géométrie algébrique, la partie rationnelle de la structure de Hodge est donnée par la cohomologie de Betti rationnelle, qui est la cohomologie rationnelle de l'espace des points complexes du schéma. La recherche d'un espace associé à une dg-catégorie trouve une première réponse avec le champ (défini par Toën--Vaquié) classifiant les dg-modules parfaits sur cette dg-catégorie. La définition de la K-théorie topologique a pour ingrédient essentiel le foncteur de réalisation topologique des préfaisceaux en spectres sur le site des schémas de type fini sur les complexes. La partie connective de la K-théorie semi-topologique peut être définie comme la réalisation topologique du champ en monoïdes commutatifs des dg-modules parfaits. Cependant pour atteindre la K-théorie négative, on réalise le préfaisceau donné par la K-théorie algébrique non-connective. Un de nos résultats principaux énonce l'existence d'une équivalence naturelle entre ces deux définitions dans le cas connectif. On montre que la réalisation topologique du préfaisceau de K-théorie algébrique connective pour la dg-catégorie unité donne le spectre de K-théorie topologique usuel. Puis que c'est aussi vrai pour la K-théorie algébrique non-connective, en utilisant la propriété de restriction aux lisses de la réalisation topologique. En outre, cette propriété de restriction aux schémas lisses nécessite de montrer une généralisation de la descente propre cohomologique de Deligne, dans le cadre homotopique non-abélien.La K-théorie topologique est alors définie en localisant par rapport à l'élément de Bott. Cette définition repose donc sur des résultats non-triviaux. On montre alors que le caractère de Chern de la K-théorie algébrique vers l'homologie périodique se factorise par la K-théorie topologique, donnant un candidat naturel pour la partie rationnelle d'une structure de Hodge non-commutative sur l'homologie périodique, ceci étant énoncé sous la forme de la conjecture du réseau. Notre premier résultat de comparaison concerne le cas d'un schéma lisse de type fini sur les complexes -- la conjecture du réseau est alors vraie pour de tels schémas. On montre ensuite que cette conjecture est vraie dans le cas des algèbres associatives de dimension finie.

Dans cette thèse, on donne une définition de la K-théorie topologique des espaces non-commutatifs de Kontsevich (c'est-à-dire des dg-catégories) définis sur les nombres complexes. L'introduction de ce nouvel invariant initie la recherche des invariants de nature topologique des espaces non-commutatifs, comme "simplifications" des invariants algébriques (K-théorie algébrique, homologie cyclique, périodique comme étudiés dans les travaux de Tsygan, Keller). La motivation principale vient de la théorie de Hodge non-commutative au sens de Katzarkov--Kontsevich--Pantev. En géométrie algébrique, la partie rationnelle de la structure de Hodge est donnée par la cohomologie de Betti rationnelle, qui est la cohomologie rationnelle de l'espace des points complexes du schéma. La recherche d'un espace associé à une dg-catégorie trouve une première réponse avec le champ (défini par Toën--Vaquié) classifiant les dg-modules parfaits sur cette dg-catégorie. La définition de la K-théorie topologique a pour ingrédient essentiel le foncteur de réalisation topologique des préfaisceaux en spectres sur le site des schémas de type fini sur les complexes. La partie connective de la K-théorie semi-topologique peut être définie comme la réalisation topologique du champ en monoïdes commutatifs des dg-modules parfaits. Cependant pour atteindre la K-théorie négative, on réalise le préfaisceau donné par la K-théorie algébrique non-connective. Un de nos résultats principaux énonce l'existence d'une équivalence naturelle entre ces deux définitions dans le cas connectif. On montre que la réalisation topologique du préfaisceau de K-théorie algébrique connective pour la dg-catégorie unité donne le spectre de K-théorie topologique usuel. Puis que c'est aussi vrai pour la K-théorie algébrique non-connective, en utilisant la propriété de restriction aux lisses de la réalisation topologique. En outre, cette propriété de restriction aux schémas lisses nécessite de montrer une généralisation de la descente propre cohomologique de Deligne, dans le cadre homotopique non-abélien.La K-théorie topologique est alors définie en localisant par rapport à l'élément de Bott. Cette définition repose donc sur des résultats non-triviaux. On montre alors que le caractère de Chern de la K-théorie algébrique vers l'homologie périodique se factorise par la K-théorie topologique, donnant un candidat naturel pour la partie rationnelle d'une structure de Hodge non-commutative sur l'homologie périodique, ceci étant énoncé sous la forme de la conjecture du réseau. Notre premier résultat de comparaison concerne le cas d'un schéma lisse de type fini sur les complexes -- la conjecture du réseau est alors vraie pour de tels schémas. On montre ensuite que cette conjecture est vraie dans le cas des algèbres associatives de dimension finie. / In this thesis, we give a definition of a topological K-theory of Kontsevich's non-commutative spaces (i.e. of dg-categories) defined over complex numbers. The introduction of this invariant initiates the quest for topological invariants of non-commutative spaces, which are considered as "simplifications" of algebraic ones like algebraic K-theory, cyclic homology, periodic homology as studied by Tsygan, Keller. The main motivation comes from non-commutative Hodge theory in the sense of Katzarkov--Kontsevich--Pantev. In algebraic geometry, the rational part of the Hodge structure is given by rational Betti cohomology, which is the rational cohomology of the underlying space of complex points. The existence of a space associated to a dg-category admits a first answer given by the stack (defined by Toën--Vaquié) classifying perfect dg-modules over this dg-category. The essential ingredient in the definition of the topological K-theory is the topological realization functor of spectral presheaves on the site of complex schemes of finite type. The connective part of the semi-topological K-theory can then be definied as the topological realization of the stack of perfect dg-modules over the space, together with its commutative monoid structure up to homotopy. But to deal with negative K-groups, we realize the presehaf given by non-connective algebraic K-theory. One of our main results relies the two previous definition in the connective case. We show that the topological realization of the presheaf of connective algebraic K-theory for the unit dg-category is equivalent to the usual topological K-theory spectrum. We show this is also true in the non-connective case, using a property of restriction to smooth schemes. This last property leads us to show a generalization of Deligne's proper cohomological descent to the homotopical non-abelian setting. This enables us to define topological K-theory by inverting the Bott element. We point out that the process of the definition involves non-trivial results. We then show that the Chern character from algebraic K-theory to periodic homology factorizes through topological K-theory, giving a natural candidate for the rational part of a non-commutative Hodge structure on the periodic homology of a smooth and proper dg-category. This last claim is written in the form of a conjecture : the lattice conjecture. Our first comparison result deals with the case of a smooth scheme of finite type over complex numbers -- we show the lattice conjecture holds for dg-categories of perfect complexes. We also show this conjecture is true in the case of finite dimensional associative algebras.

Le cadre de cette étude est une variété fermée de dimension au moins six qui est munie d'une classe de cohomologie de De Rham non-nulle. L'objectif de la thèse est de créer des outils pour répondre au problème de savoir si deux 1-formes fermées non-singulières (sans zéro) dans la classe fixée sont toujours isotopes. La réponse générale à la question est non, et une obstruction de type K-théorique est attendue. Il est toujours possible de relier deux 1-formes fermées non singulières par un chemin qui reste dans la classe de cohomologie ; l'isotopie des extrêmes du chemin équivaut à déformer le chemin par une homotopie relative en un autre constitué de 1-formes non-singulières. On introduit deux sortes de pseudo-gradients pour chaque nombre L positif : ceux avec une liaison L-élémentaire et ceux que nous appelons L-transverses. Ils forment une classe de champs de vecteurs adaptés aux 1-formes qui permettent de faire une lecture algébrique associée au chemin. Cette lecture est analogue à celle qui est faite dans la théorie de Hatcher-Wagoner qui traitait le problème d'isotopie pour les fonctions à valeurs réelles sans point critique. On réussit à trouver un nombre L assez grand pour déformer un chemin de 1-formes à deux indices critiques en un autre chemin muni d'un équipement L-transverse qui est sous forme normale. Les zéros d'un tel chemin de 1-formes qui sont nés ensemble, s'éliminent ensemble et de plus le graphique de Cerf-Novikov associé se ferme : la lecture algébrique citée appartient à un certain K_2, ce qui est au point de départ de la définition d'une obstruction à l'isotopie des 1-formes fermées non-singulières.

Dans son preprint, M. Bruno Kahn a construit une suite spectrale par rang en utilisant la méthode catégorique. Cette suite spectrale est construit par une filtration de la catégorie des modules sans-torsion de type fini d'un anneau intègre A ce qui explique le nom : suite spectrale par rangs. Cette suite spectrale converge vers les groupes d'homologies de la Q-construction de la catégorie de A-modules sans torsion de type fini et elle été utilisé par Quillen pour prouver que les K-groupes sont de génération finie pour anneau d'intègres d'un corps de nombres. Notre but de cette thèse est de calculer le différentiel de la suite spectrale par rangs qui peut servit comme une première étape d'une idée générale d'unifier les calculs de rangs des K-groupes de la courbe sur un corps fini (G. Harder) et la courbe arithmétique (A. Borel). Pour gagner ça, nous étudions le foncteur cellulaire (connexe) et les constructions de Grothendieck en détail, en particulier ses propriétés homotopiques. En utilisant ça, nous pouvons mettre le différentiel dans certain triangles distingués de foncteurs sur une catégorie, puis nous réalisons ces foncteurs explicits en langages d'immeuble de Tits, module de Steinberg et symbole modulaire au sens d'Ash-Rudolph. Nous avons aussi obliger de fabriquer un autre symbole : le symbole étendu pour étudier l'homologie de la suspension d'immeuble de Tits, mais nous montons que ce symbole est équivalent que symbole modulaire. / Bruno Kahn has constructed a rank spectral sequence by using a purely categorical approach. This spectral sequence was derived by using a filtration of the category of torsion-free modules over integral domain by ranks and hence the name: rank spectral sequence. This spectral sequence converges to the homology groups of the Q-construction over the category of finitely generated torsion-free modules over an integral ring. Quillen used it in the proof of the finite generation of K-groups of rings of integers. Our goal in this thesis is to calculate the differential of the rank spectral sequence. We believe that this is a first step towards a much bigger project, that is, to unify the calculation of the ranks of K-groups of curves over a finite field (result of G. Harder) and of arithmetic curves (result of A. Borel).To achieve our goal, we put the differential in certain distinguished triangles of coefficients/functors over some categories, and make these functors explicit in terms of Tits building and Ash-Rudolph's modular symbols. To accomplish this, we shall use Quillen's categorical homotopy theory intensively and introduce the notion of extended (modular) symbols which is equivalent to Ash-Rudolph's via the suspension of Tits buildings.