Dans une première partie, nous étudions la stabilité des solutions d'une inégalité variationnelle de la forme cône normal perturbé par une fonction. Pour ce faire, nous généralisons la méthode de S. Robinson, basée sur le degré topologique, aux espaces de Hilbert et à une classe de multi-applications non nécessairement convexes, appelées multi-applications prox-régulières.  Dans une deuxième partie, nous étudions des problèmes de contrôle optimal liés à la modélisation de problèmes de bio-procédés, et l'on s'intéresse à des contraintes périodiques sur l'état. Ainsi, nous étendons les résultats d'existence de solutions périodiques des EDOs de Kolmogorov au cadre du contrôle en rajoutant un paramètre contrôlé à ces équations. Ceci nous permet d'étudier par la suite un problème de commande optimale d'un chemostat sous forçage périodique, et d'en déduire la synthèse optimale pour ce problème. / In the first part, we study stability of solutions of a variational inequality of the form normal cone perturbed by a mapping. To do so, we generalize the method introduced by S. Robinson, based on the topological degree, to the general Hilbert setting on the class of non-necessarily convex set-valued mapping, called prox-regular set-valued mapping. In the second part, we study optimal control problems connected to the modelization of bio-processes and we consider periodic constraints on the state variable. We first extend the existence result of periodic solutions of Kolmogorov ODEs to the setting of control by adding a controlled parameter to those ODEs. This allows us to study an optimal control problem modeling a chemostat under a periodic forcing for which we give the optimal synthesis.

La thèse est constituée de cinq chapitres. Le premier chapitre est consacré à étudier le sous-différentiel de Hölder ainsi que le cône normal de Hölder. Nous établissons différentes règles de calcul pour ce type de sous-différentiel. La relation entre le sous-différentiel de Hölder de la fonction distance et le cône normal de Hölder d'un ensemble S en un point x est également traitée dans le cas où x est dans S ou en dehors de S. Le deuxième chapitre étudie les fonctions inférieurement $s$-régulières dans un espace de Banach. Cette classe de fonctions est une extension de celle dite "Primal lower nice functions" (pln en abrégé), introduite par R.A. Poliquin dans les espaces de dimension finie. Le but de cette partie est de donner dans le contexte d'espaces Banachiques plus généraux, une caractérisation sous-différentielle de ces fonctions ainsi que l'égalité avec d'autres sous-différentiels connus. Nous nous intéressons dans le troisième chapitre à l'étude des propriétés de différentiabilité de l'enveloppe de Moreau d'une fonction inférieurement $s$-régulière. Nous établissons entre autres, sous des conditions assez générales, que l'enveloppe de Moreau d'une telle fonction est de classe C^{1,alpha} et que l'application proximale associée est Höldérienne.Dans les chapitres 4 et 5, nous obtenons des résultats d'existence de solutions d'inégalités variationnelles. Nous considérons le cas d'inclusion différentielle associée au sous-différentiel d'une fonction plr avec une perturbation. Le cas d'inclusion différentielle gouvernée par le cône normal d'un ensemble prox-régulier est aussi étudié. / The thesis contains five chapters. The first chapter is devoted to study the Hölder subdifferential and the Hölder normal cone. We establish different calculus rules for this type of subdifferential. The relationship between the Hölder subdifferential of the distance function and the Hölder normal cone of a set S at a point x is also studied in the case where either x is in S or outside of S. The second chapter studies the s-lower regular functions in a Banach space. This class of functions is an extension of the Primal lower nice functions ( pln for short) introduced by R.A. Poliquin in finite dimensional spaces. The purpose of this section is to establish in the context of general Banach spaces, a subdifferential characterization of these functions as well as the equality with other known subdifferentials. We are interested in the third chapter in the study of differentiability properties of the Moreau envelope associated to an s-lower regular function. We show, under enough general conditions that, the Moreau envelope of such functions is of class C^{1,alpha} and the associated proximal mapping is Hölderian. In chapters 4 and 5, we obtain existence results of solution of variational inequalities. We consider the case of differential inclusion associated to plr functions with single-valued perturbation. The case of differential inclusion governed by the normal cone of prox-regular sets is also studied.