Dans cette thèse, on s'intéresse au problème de Cauchy pour des équations quasi-linéaires dispersives. Pour une telle équation, l'enjeu est de montrer l'existence et l'unicité d'une solution de l'équation avec une donnée initiale prescrite dans un espace fonctionnel le plus large possible. Nous étudierons deux modèles décrivant l'évolution de la surface d'un fluide satisfaisant certaines conditions physiques.La première partie est consacrée à l'étude de l'équation de Kadomtsev-Petviashvili avec forte tension de surface (KP-I). Cette équation possède une structure Hamiltonienne et admet donc une fonctionnelle d'énergie préservée par le flot. Afin d'obtenir des solutions définies globalement en temps, on cherche donc à construire un flot dans l'espace de Banach naturellement associé à cette énergie. De plus, on se restreint à des espaces contenant des solutions particulières (les solitons linéaires de KdV), on impose donc une condition de périodicité dans la direction transverse à la propagation du fluide.On commence par illustrer le caractère quasi-linéaire de l'équation en montrant a priori que le flot dans cet espace ne peut pas être très régulier. Ceci restreint l'éventail des méthodes connues pour résoudre ce type de problème. On a donc recours à la méthode dite de restriction de la transformée de Fourier en temps petits développée récemment par Ionescu, Kenig et Tataru pour traiter ce même modèle sans condition de périodicité. On obtient ainsi l'existence globale et l'unicité de la solution du problème de Cauchy dans l'espace d'énergie. Enfin, on montre que le flot ainsi construit est continu mais pas uniformément continu sur les ensembles bornés de l'espace d'énergie.Une application intéressante de la construction d'un flot global sur l'espace d'énergie contenant les solitons linéaires est de lever une restriction sur les perturbations admissibles dans un résultat de Rousset-Tzvetkov sur la stabilité orbitale des solitons linéaires de faible vitesse.Dans la deuxième partie de la thèse, on s'intéresse à l'équation KP-I d'ordre cinq, qui est une alternative au modèle précédent dans le cas d'une tension de surface avoisinant une valeur critique pour laquelle l'effet dispersif devient plus faible. Pour cette équation, le comportement quasi-linéaire ne se manifeste que pour des données périodiques dans la direction transverse, et les autres cas avaient été étudiés précédemment dans les travaux de Saut et Tzvetkov. On considère ici des données également périodiques dans la direction de propagation. On montre que pour certains choix de périodes, le flot ne peut pas être régulier. Afin de traiter le problème indifféremment des périodes spatiales, on utilise donc une nouvelle fois la méthode précédente pour construire un flot global dans l'espace associé au Hamiltonien de ce modèle. / This thesis investigates the Cauchy problem for some quasilinear dispersive equations. Being given such an equation, the goal is then to construct a unique solution to this equation with a prescribed initial data belonging in a function space as large as possible. We will study two models describing the time evolution of the surface of a fluid in a particular regime.The first part of this thesis is devoted to the study of the Kadomtsev-Petviashvili equation in the case of strong surface tension (KP-I). This equation has a Hamiltonian structure, so it admits an energy functional which is preserved under the flow. In order to recover solutions which are globally defined in time, we thus seek to construct a flow map in the Banach sace naturally associated with the energy. In addition, we restrict ourself to spaces including some special solutions (the KdV line soliton), so we require the functions to be periodic in the transverse direction.We start by illustrating the quasilinear behaviour of the equation : we show that a flow map defined on this space cannot be too regular. This limits the range of applicable methods known to solve this kind of problem. We thus use the so-called small times Fourier restriction norm method recently developped by Ionescu, Kenig and Tataru to deal with the same model without the periodicity assumption. We thereby obtain the global existence and uniqueness of a solution to the Cauchy problem in the energy space. At last, we prove that the flow map constructed this way is continuous yet not uniformly continuous on the bounded sets of the energy space.An interesting application of the construction of a global flow on the energy space containing the line solitons is to get rid of an extra condition on admissible perturbations in a result of Rousset-Tzvetkov on the orbital stability of the small speed line solitons.In the second part of the thesis, we turn to the fifth-order KP-I equation, which is an alternative to the previous model should the tension surface come close to a critical value in which the dispersive effect becomes weaker. Regarding this equation, the quasilinear behaviour only manifests when solutions are periodic in the transverse direction, and the other cases were treated in the work of Saut and Tzvetkov. We study the case of functions which are also periodic in the direction of propagation, and we show that at least for some choice of periods the flow map fails to be smooth. In order to treat the problem regardless of the periods, we make another use of the method above to construct a global flow in the space associated to the Hamiltonian of the equation.

L'objet principal de cette thèse est de montrer l'existence de solutions globales des équations d'Einstein-Maxwell avec des données initiales petites, lisses et asymptotiquement euclidiennes, pour des dimensions d'espace supérieures ou égales à 3. Dans ce but, on adapte une méthode de Lindblad et Rodnianski basée sur l'utilisation de la jauge harmonique et la jauge de Lorenz. Dans un second temps, on s'intéresse aux mêmes équations mais avec des données initiales bornées, non nécessairement petites et on montre, là aussi, qu'une solution globale peut être trouvée dans un certain domaine. / The main purpose of this thesis is to show the existence of global solutions for the Einstein-Maxwell equations with small, smooth and assymptotically euclidean date for spatial dimensions greater than or equal to 3. To this end, we adapt a method of Lindblad and Rodnianski based on the use of the harmonic gauge, when the space dimension is equal to 3, for Einstein equations coupled with a scalar field. Here, we choose to work with the harmonic gauge and the Lorenz gauge. In a second step, we look at the same equations but with bounded, not necessarily small, initial data and we show that a global solution can be found in a certain area.

Cette thèse est essentiellement composée de deux parties. Dans la première partie, on étudie le système d'Euler-Maxwell. En utilisant la méthode d'intégration de l'énergie classique, on montre l'existence et l'unicité de solutions régulières du système avec données initiales petites. Ensuite, on étudie la limite de relaxation en montrant que, le sytème d'Euler-Maxwell converge vers les équations de dérive-diffusion quand le temps de relaxation tend vers zéro. Dans la deuxième partie, on cherche la contrôlabilité et l'observabilité exactes frontières de systèmes hyperboliques quasi-linéaires dans un réseau du type d'arbre. On établit des résultats d'existences de la contrôlabilité et l'observabilité par des méthodes constructives qui sont basées sur la théorie de la solution C1 semi-globale du système hyperbolique quasi-linéaire du premier ordre avec conditions initiales et frontières. Ensuite, on trouve des dualités de la contrôlabilité et l'observabilité.

Le travail dans cette thèse a consisté à l'étude de la propagation des ondes, en particulier la considération d'un problème de cloaking d'une part et d'un problème inverse d’identification de fissure d'autre part. Nous nous intéressons particulièrement à appliquer une stratégie qui est basé sur un changement de variable pour rendre un objet invisible, la validation numérique des résultats de ce problème a été réalisée par la librairie éléments finies XLiFE++. L'analyse de différents aspects mathématiques du problème de cloaking pour une équation elliptique non linéaire a fait l'objet du chapitre deux. La détermination de l'opérateur Dirichlet-Neumann associé à l'opérateur quasi-linéaire nous a permis d'adapter la technique de transformation utilisé pour le cadre des équations différentielles elliptiques linéaire afin de définir la notion de cloaking pour un problème non linéaire. Pour la dernière partie nous nous sommes intéressés à la reconstruction de fissures pour un problème thermique, pour cela un lien entre l'écart à la réciprocité et la transformée de Fourier du saut de la température à travers la fissure a été établi, ce qui nous a amené à développer un algorithme rapide pour la résolution numérique. / We are concerned with the study of the propagation of waves, in particular the consideration of a cloaking problem on the one hand and of a problem of cracks reconstruction on the second hand. We focus more particularly in applying a strategy that is based on a change of variable to cloak an object. The validation with numerical results has been achieved by the nite element library XLiFE++. The analysis of different mathematical aspects of the cloaking problem for a quasilinear elliptic equation has been the subject of chapter two. The determination of the Dirichlet-Neumann operator associated with the quasilinear operator allowed us to adapt the transformation technique used for the frame-work of linear elliptic differential equations to define the notion of cloaking for our nonlinear problem. For the last part we are interested in crack reconstruction for a thermal problem. For that, a link between the reciprocity gap and the Fourier transform of the temperature jump through the cracks was established, which has led to the development of a fast algorithm for numerical resolution.

Les systèmes hyperboliques interviennent dans de nombreuses branches des sciences : théorie cinétique, mécanique des fluides non visqueux, magnéto hydrodynamique, dynamique des gaz non visqueux, trafic routier, flux d’une rivière ou d’un glacier, processus de sédimentation, processus d’échanges chimiques, etc. Et souvent, les systèmes qui régissent ces évènements font intervenir des petits paramètres, dont l’étude asymptotique permet d’envisager des simplifications mathématiques et/ou informatiques notoires. L’existence locale et l’existence globale de solutions, uniformément par rapport à ces paramètres, sont des questions fondamentales. Cette thèse regroupe à la fois des résultats généraux sur l’existence locale uniforme de solutions pour des systèmes hyperboliques quasi-linéaires du premier ordre ; et sur l’existence globale uniforme de solutions autour d’un équilibre constant pour ces mêmes systèmes. Le cas du système d’Euler-Maxwell ne satisfaisant pas les conditions requises pour l’existence uniforme globale, nous le traitons à part. / Hyperbolic systems arise in a large field of sciences : kinetic theory, inviscid reactive flow, magnetohydrodynamics, inviscid gas dynamics, traffic flow, river or glacier flow, sedimentation processes, chemical exchange processes, etc. In these kind of systems, small paramaters often appear, and an asymptotic study may lead to mathematical or computational simplifications. One fundamental problem that we may work on is local and global existence of solutions for these systems, uniformly with respect to these parameters. This Ph.D. thesis includes, on one hand, general results on uniform local existence of solutions for first order quasi-linear hyperbolic systems ; and on the other hand, results on uniform global existence of solutions near constant equilibriums for these same systems. In the case of Euler-Maxwell systems, required conditions are not fulfilled for uniform global existence, then we treat it separately.

L'application d'Abel-Jacobi fait le lien entre la forme de Weierstrass d'une courbe elliptique définie sur C et le tore complexe qui lui est associé. Il est possible de la calculer en un nombre d'opérations quasi-linéaire en la précision voulue, c'est à dire en temps O(M(P) log P). Son inverse est donné par la fonction p de Weierstrass, qui s'exprime en fonction de thêta, une fonction importante en théorie des nombres. L'algorithme naturel d'évaluation de thêta nécessite O(M(P) sqrt(P)) opérations, mais certaines valeurs (les thêta-constantes) peuvent être calculées en O(M(P) log P) opérations en exploitant les liens avec la moyenne arithmético-géométrique (AGM). Dans ce manuscrit, nous généralisons cet algorithme afin de calculer thêta en O(M(P) log P). Nous exhibons une fonction F qui a des propriétés similaires à l'AGM. D'une façon similaire à l'algorithme pour les thêta-constantes, nous pouvons alors utiliser la méthode de Newton pour calculer la valeur de thêta. Nous avons implanté cet algorithme, qui est plus rapide que la méthode naïve pour des précisions supérieures à 300 000 chiffres décimaux. Nous montrons comment généraliser cet algorithme en genre supérieur, et en particulier comment généraliser la fonction F. En genre 2, nous sommes parvenus à prouver que la même méthode mène à un algorithme qui évalue thêta en O(M(P) log P) opérations ; la même complexité s'applique aussi à l'application d'Abel-Jacobi. Cet algorithme est plus rapide que la méthode naïve pour des précisions plus faibles qu'en genre 1, de l'ordre de 3 000 chiffres décimaux. Nous esquissons également des pistes pour obtenir la même complexité en genre quelconque. Enfin, nous exhibons un nouvel algorithme permettant de calculer une isogénie de courbes elliptiques de noyau donné. Cet algorithme utilise l'application d'Abel-Jacobi, car il est facile d'évaluer l'isogénie sur le tore ; il est sans doute possible de le généraliser au genre supérieur / The Abel-Jacobi map links the short Weierstrass form of a complex elliptic curve to the complex torus associated to it. One can compute it with a number of operations which is quasi-linear in the target precision, i.e. in time O(M(P) log P). Its inverse is given by Weierstrass's p-function, which can be written as a function of theta, an important function in number theory. The natural algorithm for evaluating theta requires O(M(P) sqrt(P)) operations, but some values (the theta-constants) can be computed in O(M(P) log P) operations by exploiting the links with the arithmetico-geometric mean (AGM). In this manuscript, we generalize this algorithm in order to compute theta in O(M(P) log P). We give a function F which has similar properties to the AGM. As with the algorithm for theta-constants, we can then use Newton's method to compute the value of theta. We implemented this algorithm, which is faster than the naive method for precisions larger than 300,000 decimal digits. We then study the generalization of this algorithm in higher genus, and in particular how to generalize the F function. In genus 2, we managed to prove that the same method leads to a O(M(P) log P) algorithm for theta; the same complexity applies to the Abel-Jacobi map. This algorithm is faster than the naive method for precisions smaller than in genus 1, of about 3,000 decimal digits. We also outline a way one could reach the same complexity in any genus. Finally, we study a new algorithm which computes an isogeny of elliptic curves with given kernel. This algorithm uses the Abel-Jacobi map because it is easy to evaluate the isogeny on the complex torus; this algorithm may be generalizable to higher genera

Le confinement magnétique dans les tokamaks est à l'heure actuelle la voie la plus avancée pour produire de l'énergie par fusion thermonucléaire. Des études théoriques et expérimentales ont montré que la génération de rotation permet d'en augmenter les performances par la réduction du transport turbulent à l'œuvre dans les plasmas de tokamaks. L'influence de la rotation sur les flux turbulents de chaleur et de particules ainsi que le transport du moment angulaire sont étudiés par simulation numérique dans le cadre du code gyro-cinétique, quasi-linéaire QuaLiKiz. A cette occasion, le code QuaLiKiz est modifié pour prendre en compte la rotation du plasma et calculer le flux de moment angulaire. Il est montré que le cadre de travail de QuaLiKiz permet de calculer le flux de moment angulaire y compris le stress résiduel induit par le cisaillement du champ électrique radial ainsi que l'effet de la rotation sur les flux de chaleur et de particules. Les approximations majeures du formalisme utilisé, en particulier la représentation de ballonnement à son ordre le plus bas et l'utilisation de fonctions propres analytiques calculées dans la limite hydrodynamiques, sont analysées en détail et leur validité vérifiée. La construction des flux quasi-linéaires est ensuite détaillée et le flux quasi-linéaire de moment angulaire dérivé. Les différentes contributions au flux turbulent de moment angulaire sont étudiées et comparées avec succès à la fois aux données de simulations gyro-cinétiques non-linéaires ainsi qu'aux données expérimentales.

Cette thése concerne l'existence et la régularité de solutions d'équations non-linéaires elliptiques, d'équations paraboliques et d'équations de Hesse avec mesures, et les critéres de l'existence de solutions grandes d'équations elliptiques et paraboliques non-linéaires. \textbf{Liste de publications} \begin{description} \item[1.] Avec M. F. Bidaut-Véron, L. Véron; {\em Quasilinear Lane-Emden equations with absorption and measure data,} Journal des Mathématiques Pures et Appliquées,~{\bf 102}, 315-337 (2014). \item[2] Avec L. Véron; {\em Quasilinear and Hessian type equations with exponential reaction and measure data,} Archive for Rational Mechanics and Analysis, {\bf 214}, 235-267 (2014). \item[3] Avec L. Véron; {\em Wiener criteria for existence of large solutions of quasilinear elliptic equations with absorption,} 17 pages, soumis, arXiv:1308.2956. \item[4] Avec M. F. Bidaut-Véron; {\em Stability properties for quasilinear parabolic equations with measure data,} 29 pages, á apparaître dans Journal of European Mathematical Society, arXiv:1409.1518. \item[5] Avec M. F. Bidaut-Véron; {\em Evolution equations of $p$-Laplace type with absorption or source terms and measure data}, 21 pages, á apparaître dans Communications in Contemporary Mathematics, arXiv:1409.1520. \item[6] {\em Potential estimates and quasilinear parabolic equations with measure data,} 118 pages, arXiv:1405.2587v1. \item[7] Avec L. Véron; {\em Wiener criteria for existence of large solutions of nonlinear parabolic equations with absorption in a non-cylindrical domain,} 29 pages, soumis,\\ arXiv:1406.3850. \item[8] Avec M. F. Bidaut-Véron; {Pointwise estimates and existence of solutions of porous medium and $p$-Laplace evolution equations with absorption and measure data,\em } 27 pages, soumis, arXiv:1407.2218. \end{description}\begin{description} \item[1.] Avec M. F. Bidaut-Véron, L. Véron; {\em Quasilinear Lane-Emden equations with absorption and measure data,} Journal des Mathématiques Pures et Appliquées,~{\bf 102}, 315-337 (2014). \item[2] Avec L. Véron; {\em Quasilinear and Hessian type equations with exponential reaction and measure data,} Archive for Rational Mechanics and Analysis, {\bf 214}, 235-267 (2014). \item[3] Avec L. Véron; {\em Wiener criteria for existence of large solutions of quasilinear elliptic equations with absorption,} 17 pages, soumis, arXiv:1308.2956. \item[4] Avec M. F. Bidaut-Véron; {\em Stability properties for quasilinear parabolic equations with measure data,} 29 pages, á apparaître dans Journal of European Mathematical Society, arXiv:1409.1518. \item[5] Avec M. F. Bidaut-Véron; {\em Evolution equations of $p$-Laplace type with absorption or source terms and measure data}, 21 pages, á apparaître dans Communications in Contemporary Mathematics, arXiv:1409.1520. \item[6] {\em Potential estimates and quasilinear parabolic equations with measure data,} 118 pages, arXiv:1405.2587v1. \item[7] Avec L. Véron; {\em Wiener criteria for existence of large solutions of nonlinear parabolic equations with absorption in a non-cylindrical domain,} 29 pages, soumis,\\ arXiv:1406.3850. \item[8] Avec M. F. Bidaut-Véron; {Pointwise estimates and existence of solutions of porous medium and $p$-Laplace evolution equations with absorption and measure data,\em } 27 pages, soumis, arXiv:1407.2218. \end{description}

Cette thèse concerne l’existence et la régularité de solutions d’équations non-linéaires elliptiques, d’équations paraboliques et d’équations de Hesse avec mesures, et les critères de l’existence de solutions grandes d’équations elliptiques et paraboliques non-linéaires. / This thesis is concerned to the existence and regularity of solutions to nonlinear elliptic, parabolic and Hessian equations with measure, and criteria for the existence of large solutions to some nonlinear elliptic and parabolic equations.