Dans cette thèse nous étudions l'estimation de modèles probabilistes discriminants, surtout des aspects d'apprentissage semi-supervisé et de sélection de caractéristiques. Le but de l'apprentissage semi-supervisé est d'améliorer l'efficacité de l'apprentissage supervisé en utilisant des données non étiquetées. Cet objectif est difficile à atteindre dans les cas des modèles discriminants. Les modèles probabilistes discriminants permettent de manipuler des représentations linguistiques riches, sous la forme de vecteurs de caractéristiques de très grande taille. Travailler en grande dimension pose des problèmes, en particulier computationnels, qui sont exacerbés dans le cadre de modèles de séquences tels que les champs aléatoires conditionnels (CRF). Sélectionner automatiquement les caractéristiques pertinentes s'avère alors intéressant et donne lieu à des modèles plus compacts et plus faciles à utiliser. Notre contribution est double. Nous introduisons une méthode originale et simple pour intégrer des données non étiquetées dans une fonction objectif semi-supervisé. Nous démontrons alors que l'estimateur semi-supervisé correspondant est asymptotiquement optimal. Le cas de la régression logistique est illustré par des résultats d'expériences. Nous proposons un algorithme d'estimation pour les CRF qui réalise une sélection de caractéristiques, par le truchement d'une pénalisation $L_1$. Nous présentons également les résultats d'expériences menées sur des tâches de traitement des langues, en analysant les performances en généralisation et les caractéristiques sélectionnées. Nous proposons finalement diverses pistes pour améliorer l'efficacité computationelle de cette technique.

La tâche d'alignement d'un texte dans une langue source avec sa traduction en langue cible est souvent nommée alignement de bi-textes. Elle a pour but de faire émerger les relations de traduction qui peuvent s'exprimer à différents niveaux de granularité entre les deux faces du bi-texte. De nombreuses applications de traitement automatique des langues naturelles s'appuient sur cette étape afin d'accéder à des connaissances linguistiques de plus haut niveau.Parmi ces applications, nous pouvons citer bien sûr la traduction automatique, mais également l'extraction de lexiques et de terminologies bilingues, la désambigüisation sémantique ou l'apprentissage des langues assisté par ordinateur.La complexité de la tâche d'alignement de bi-textes s'explique par les différences linguistiques entre les langues. Ces différences peuvent être d'ordre sémantique, syntaxique, ou morphologique.Dans le cadre des approches probabilistes, l'alignement de bi-textes est modélisé par un ensemble de variables aléatoires cachés. Afin de réduire la complexité du problème, le processus aléatoire sous-jacent fait l'hypothèse simplificatrice qu'un mot en langue source est lié à au plus un mot en langue cible, ce qui induit une relation de traduction asymétrique. Néanmoins, cette hypothèse est simpliste, puisque les alignements peuvent de manière générale impliquer des groupes de mots dans chacune des langues. Afin de rétablir cette symétrie, chaque langue est considérée tour à tour comme la langue source et les deux alignements asymétriques résultants sont combinés à l'aide d'une heuristique. Cette étape de symétrisation revêt une importance particulière dans l’approche standard en traduction automatique, puisqu'elle précède l'extraction des unités de traduction, à savoir les paires de segments.L'objectif de cette thèse est de proposer de nouvelles approches pour d'une part l'alignement debi-texte, et d'autre part l'extraction des unités de traduction. La spécificité de notre approche consiste à remplacer les heuristiques utilisées par des modèles d'apprentissage discriminant.Nous présentons un modèle "Maximum d'entropie'' (ou MaxEnt) pour l'alignement de mot, pour lequel chaque lien d'alignement est prédit de manière indépendante. L'interaction entre les liens d'alignement est alors prise en compte par l'empilement ("stacking'') d'un second modèle prenant en compte la structure à prédire sans pour autant augmenter la complexité globale. Cette formulation peut être vue comme une manière d'apprendre la combinaison de différentes méthodes d'alignement: le modèle considère ainsi l'union des alignements d'entrées pour en sélectionner les liens jugés fiables. Le modèle MaxEnt proposé permet d'améliorer les performances d'un système état de l'art de traduction automatique en considérant le jeu de données de la tâche NIST'09, Arabe vers Anglais. Ces améliorations sont mesurées en terme de taux d'erreur sur les alignements et aussi en terme de qualité de traduction via la métrique automatique BLEU.Nous proposons également un modèle permettant à la fois de sélectionner et d'évaluer les unités de traduction extraites d'un bi texte aligné. Ces deux étapes sont reformulées dans le cadre de l'apprentissage supervisé, afin de modéliser la décision de garder ou pas une paire de segments comme une unité fiable de traduction. Ce cadre permet l'utilisation de caractéristiques riches et nombreuses favorisant ainsi une décision robuste. Nous proposons une méthode simple et efficace pour annoter les paires de segments utiles pour la traduction. Le problème d'apprentissage automatique qui se pose alors est particulier, puisque nous disposons que d'exemples positifs. Nous proposons donc d'utiliser l'approche SVM à une classe afin de modéliser la sélection des unités de traduction.Grâce à cette approche, nous obtenons des améliorations significatives en terme de score BLEU pour un système entrainé avec un petit ensemble de données. / Bitext alignment is the task of aligning a text in a source language and its translation in the target language. Aligning amounts to finding the translational correspondences between textual units at different levels of granularity. Many practical natural language processing applications rely on bitext alignments to access the rich linguistic knowledge present in a bitext. While the most predominant application for bitexts is statistical machine translation, they are also used in multilingual (and monolingual) lexicography, word sense disambiguation, terminology extraction, computer-aided language learning andtranslation studies, to name a few.Bitext alignment is an arduous task because meaning is not expressed seemingly across languages. It varies along linguistic properties and cultural backgrounds of different languages, and also depends on the translation strategy that have been used to produce the bitext.Current practices in bitext alignment model the alignment as a hidden variable in the translation process. In order to reduce the complexity of the task, such approaches suppose that a word in the source sentence is aligned to one word at most in the target sentence.However, this over-simplistic assumption results in asymmetric, one-to-many alignments, whereas alignments are typically symmetric and many-to-many.To achieve symmetry, two one-to-many alignments in opposite translation directions are built and combined using a heuristic.In order to use these word alignments in phrase-based translation systems which use phrases instead of words, a heuristic is used to extract phrase pairs that are consistent with the word alignment.In this dissertation we address both the problems of word alignment and phrase pairs extraction.We improve the state of the art in several ways using discriminative learning techniques.We present a maximum entropy (MaxEnt) framework for word alignment.In this framework, links are predicted independently from one another using a MaxEnt classifier.The interaction between alignment decisions is approximated using stackingtechniques, which allows us to account for a part of the structural dependencies without increasing the complexity. This formulation can be seen as an alignment combination method,in which the union of several input alignments is used to guide the output alignment. Additionally, input alignments are used to compute a rich set of feature functions.Our MaxEnt aligner obtains state of the art results in terms of alignment quality as measured by thealignment error rate, and translation quality as measured by BLEU on large-scale Arabic-English NIST'09 systems.We also present a translation quality informed procedure for both extraction and evaluation of phrase pairs. We reformulate the problem in the supervised framework in which we decide for each phrase pair whether we keep it or not in the translation model. This offers a principled way to combine several features to make the procedure more robust to alignment difficulties. We use a simple and effective method, based on oracle decoding,to annotate phrase pairs that are useful for translation. Using machine learning techniques based on positive examples only,these annotations can be used to learn phrase alignment decisions. Using this approach we obtain improvements in BLEU scores for recall-oriented translation models, which are suitable for small training corpora.