Dans le cadre de la collecte sous-marine d'échantillons biologiques et minéraux pour la recherche scientifique par un robot sous-marin équipé de bras manipulateurs, ce projet de thèse a pour but principal le développement de nouvelles techniques de manipulation des échantillons, plus fiables, permettant d'en assurer l'intégrité physique et leur exploitabilité par les chercheurs. Les nouvelles techniques de manipulation proposées prennent en compte l'actionnement particulier des nouveaux bras électriques sous-marins équipant les engins récents, afin d'augmenter la précision du positionnement des outils embarqués par le manipulateur. Un outil amovible, compliant, et mesurant les efforts d'interaction entre les bras du sous-marin et leur environnement est aussi proposé, et des méthodes permettant de tirer partie des caractéristiques de cet outil sont développées et testées expérimentalement. L'engin sous-marin hybride HROV Ariane, équipé de deux bras électriques hétérogènes, offre la plateforme opérationnelle pour la validation expérimentale des solutions proposées. / The research carried out in the scope of this doctorate degree aims to develop innovative techniques to improve the collection of biological and mineral samples underwater using robotic manipulators. The end goal is to enhance the handling by robotic means in order to maximise sample quality provided to marine scientists. The proposed techniques are based on an in-depth analysis of the robotic arm actuators used in most recent underwater intervention vehicles, in order to improve the accuracy of the positionning of the tools held by the manipulator arms. An instrumented tool has also been developed with the aim to measure the reaction forces and adapt the interaction between the arm's end-effector and its environment to improve samples handling. These methods and the other contributions described in this thesis have been experimentally validated using Ifremer's hybrid-ROV Ariane equipped with two electrically actuated heterogeneous robotic arms.

L'utilisation des véhicules sous-marins (ROV, AUV, gliders) s'est considérablement accrue ces dernières décennies, aussi bien dans le domaine de l'offshore ou de l'océanographie, que pour des applications militaires. Dans cette thèse, nous abordons le problème particulier de la commande des véhicules sous-marins à faible inertie et fort rapport puissance/inertie. Ces derniers constituent des systèmes fortement non linéaires, dont la dynamique est susceptible de varier au cours du temps (charge embarquée, caractéristiques des propulseurs, variation de salinité...) et qui sont très sensibles aux perturbations environnementales (chocs, traction sur l'ombilical...). Afin d'assurer des performances de suivi de trajectoire satisfaisantes, il est nécessaire d'avoir recours à une commande adaptative qui compense les incertitudes ou les variations des paramètres du modèle dynamique, mais également qui rejette les perturbations, telles que les chocs. A cette fin, nous proposons dans ce manuscrit, l'étude théorique et la validation expérimentale de plusieurs lois de commande pour véhicules sous-marins. Nous analysons tout d'abord des approches classiques dans ce domaine (commande PID et commande par retour d'état non linéaire), puis nous les comparons avec deux autres architectures de commande. La première est la commande adaptative L1 non linéaire, introduite en 2010 notamment pour la commande des véhicules aériens, et implémentée pour la première fois sur un véhicule sous-marin. Le découplage entre adaptation et robustesse permet l'utilisation de très grands gains d'adaptation (et donc une convergence plus rapide des paramètres estimés, sans aucune connaissance a priori), sans pour autant dégrader la stabilité. La seconde méthode, que nous proposons et qui constitue l'apport principal de cette thèse, est une évolution de la commande L1, permettant d'en améliorer les performances lors du suivi d'une trajectoire variable. Nous présentons une analyse de stabilité de cette commande, ainsi que sa comparaison expérimentale avec les autres lois de commande (commande PID, commande adaptative par retour d'état non linéaire et commande adaptative L1 standard). Ces expérimentations ont été réalisées sur un mini-ROV et plusieurs scenarii ont été étudiés, permettant ainsi d'évaluer, pour chaque loi, sa robustesse et son aptitude à rejeter les perturbations. / Underwater vehicles have gained an increased interest in the last decades given the multiple tasks they can accomplish in various fields, ranging from scientific to industrial and military applications. In this thesis, we are particularly interested in the category of vehicles having a high power to weight ratio. Different challenges in autonomous control of such highly unstable systems arise from the inherent nonlinearities and the time varyingbehavior of their dynamics. These challenges can be increased by the low inertia of this class of vehicles combined with their powerful actuation. A self tuning controller is therefore required in order to avoid any performance degradation during a specific mission. The closed-loop system is expected to compensate for different kinds of disturbances or changes in the model parameters. To solve this problem, we propose in this work the design,analysis and experimental validation of different control schemes on an underwater vehicle. Classical methods are initially proposed, namely the PID controller and the nonlinear adaptive state feedback (NASF) one, followed by two more advanced schemes based on the recently developed L1 adaptive controller. This last method stands out among the other developed ones in its particular architecture where robustness and adaptation are decoupled. In this thesis, the original L1 adaptive controller has been designed and successfullyvalidated then an extended version of it is proposed in order to deal with the observed time lags occurring in presence of a varying reference trajectory. The stability of this latter controller is then analysed and real-time experimental results for different operating conditions are presented and discussed for each proposed controller, assessing their performance and robustness.

La calculabilité est centrée autour de la notion de fonction calculable telle que définie par Church, Kleene, Rosser et Turing au siècle dernier. D'abord focalisée sur les nombres entiers, la calculabilité a été généralisée aux ensembles, notamment par le biais de la théorie axiomatique des ensembles de Kripke-Platek. Dans cette thèse, nous définissons une notion générale de calculabilité, les sous-calculabilités, dont les axiomes sont satisfaits à la fois par de nombreux fragments récursifs de la calculabilité classique, mais également par des calculabilités d'ordre supérieur sur les ensembles admissibles. Nous montrons, sur cette structure composée d'une énumération de fonctions totales et d'une énumération de fonctions partielles, que les théorèmes classiques de calculabilité (isomorphisme de Myhill, Rogers, théorème s-m-n,point fixe de Kleene, théorème de Rice, créativité, etc.) sont présents sous différentes formes alors même que les sous-calculabilités ne comprennent qu'un fragment des objets de la calculabilité classique. Les structures de degrés associées aux notions de récursivité que nous définissons reflètent également des propriétés de la calculabilité (degrés intermédiaires, high, low, etc.), mais nos réductions étant plus fortes, une structure fine apparaît à l'intérieur même des degrés récursifs. Finalement, nous montrons que les calculabilités sur les admissibles sont interprétables dans le formalisme des sous-calculabilités. En particulier, les énumérations des ensembles alpha-finis et alpha-énumérables présents dans ce contexte nous permettent de transférer certains résultats d'un modèle à l'autre. / Computability is centered on computable functions, as defined by Church, Kleene,Rosser and Turing in the twentieth century. Initially focused on integers,computability has been generalised to sets, in particular thanks toKripke-Platek's Axiomatic Set Theory.In this thesis, we define a general notion of computability,sub-computabilities, whose axioms are satisfied by numerous recursive fragmentsof classical computability, and also by higher-order computabilities overadmissible sets. We show how in sub-computabilities, containing an enumeration oftotal functions and an enumeration of partial functions, classical theoremssuch as Myhill and Rogers isomorphisms, s-m-n theorem, Kleene's fixed-point orRice's theorem hold in a slightly different way, even if a large part ofthe objects of computability are missing. Along with each of thesesub-computabilities and their different notions of recursivity comes a structureof degrees (with intermediate, high and low degrees, etc.), refining theclassical one, our notions of recursivity being stronger.Moreover, we show how admissible computability can be interpreted through theformalism of sub-computabilities. In particular, the enumerations ofalpha-finite and alpha-enumerable sets present in this setting allowsome interesting results to be carried from one model to the other.

Résumé: Les récepteurs du glutamate de type NMDA (NMDAR) sont des canaux ioniques impliqués dans les phénomènes de plasticité de la transmission synaptique dans le système nerveux central, des mécanismes supposés être à la base du développement neuronal, de l’apprentissage et de la formation de la mémoire. Les NMDAR forment des tétramères à la membrane plasmique, constitués de deux sous-unités obligatoires GluN1 et deux sous-unités variables GluN2 (GluN2A-D) ou GluN3. Dans le prosencéphale, les récepteurs comportant les sous-unités GluN2A (GluN2A-NMDAR) et GluN2B (GluN2B-NMDAR) sont les plus abondants et présentent des profils d’expression différents au cours du développement, les GluN2B-NMDAR étant fortement exprimés aux stades précoces tandis que l’expression des GluN2A-NMDAR augmente progressivement au cours du développement postnatal. Des contributions relatives de ces deux sous-types majoritaires de NMDAR aux propriétés de signalisation distinctes dépendent directement les phénomènes de plasticité neuronale, tels que l’adaptation des synapses glutamatergiques et des circuits neuronaux excitateurs. Bien que la régulation moléculaire des NMDAR ait fait l’objet d’intenses recherches ces dernières décennies, la localisation précise de ces deux sous-types de récepteurs dans la membrane postsynaptique demeurait méconnue. Pour répondre à cette question, nous avons étudié la distribution des NMDAR à la surface de neurones d’hippocampe de rats en combinant deux techniques de microscopie de super-résolution - la microscopie de reconstruction optique stochastique directe (dSTORM) et la déplétion d’émission stimulée (STED) - permettant de dépasser la limite de résolution inhérente à la diffraction de la lumière. Ces techniques nous ont permis de mettre en évidence que les sous-types de récepteurs GluN2A- et GluN2B-NMDAR présentent une nano-organisation différente à la surface neuronale. En effet, ils sont organisés en structures nanoscopiques (nanodomaines) qui diffèrent en nombre, en surface et en morphologie, notamment au niveau des synapses. Au cours du développement, l’organisation membranaire des deux sous-types de NMDAR évolue, avec en particulier de profonds changements de distribution des GluN2A-NMDAR. De plus, cette organisation nanoscopique est impactée différemment par des modulations de l’interaction avec les protéines d’échafaudage à domaine PDZ ou de l’activité de la kinase CaMKII suivant le sous-type de NMDAR considéré. En effet, la réorganisation des GluN2A-NMDAR implique principalement des changements de nombre de récepteurs dans les nanodomaines sans modification de leur localisation, tandis que la réorganisation des GluN2B-NMDAR passe essentiellement par des modifications de localisation des nanodomaines sans changements du nombre de récepteurs qu’ils contiennent. Ainsi, les GluN2A- et GluN2B-NMDAR présentent des nano-organisations différentes dans la membrane postsynaptique, reposant vraisemblablement sur des voies de régulation et des complexes de signalisation distincts. / NMDA-type glutamate receptors (NMDARs) are a type of ion permeable channels playing critical roles in excitatory neurotransmission in the central nervous system by mediating different forms of synaptic plasticity, a mechanism thought to be the molecular basis of neuronal development, learning and memory formation. NMDARs form tetramers in the postsynaptic membrane, most generally associating two obligatory GluN1 subunits and two modulatory GluN2 (GluN2A-D) or GluN3 (GluN3A-B) subunits. In the hippocampus, the dominant GluN2 subunits are GluN2A and GluN2B, displaying different expression patterns, with GluN2B being highly expressed in early development while GluN2A levels increase gradually during postnatal development. In the forebrain, the plastic processes mediated by NMDARs, such as the adaptation of glutamate synapses and excitatory neuronal networks, mostly rely on the relative implication of GluN2A- and GluN2B-containing NMDARs that have different signaling properties. Although the molecular regulation of synaptic NMDARs has been under intense investigation over the last decades, the exact topology of these two subtypes within the postsynaptic membrane has remained elusive. Here we used a combination of super-resolution microscopy techniques such as direct stochastic optical reconstruction microscopy (dSTORM) and stimulated emission depletion (STED) microscopy to characterize the surface distribution of GluN2A- or GluN2B-containing NMDARs. Both dSTORM and STED microscopy, based on different principles, enable to overcome the resolution barrier due to the diffraction limit of light. Using these techniques, we here unveil a differential nanoscale organization of native GluN2A- and GluN2B-NMDARs in rat hippocampal neurons. Both NMDAR subtypes are organized in nanoscale structures (termed nanodomains) that differ in their number, area, and shape. These observed differences are also maintained in synaptic structures. During development of hippocampal cultures, the membrane organization of both NMDAR subtypes evolves, with marked changes for the topology of GluN2A-NMDARs. Furthermore, GluN2A- and GluN2B-NMDAR nanoscale organizations are differentially affected by alterations of either interactions with PDZ scaffold proteins or CaMKII activity. The regulation of GluN2A-NMDARs mostly implicates changes in the number of receptors in fixed nanodomains, whereas the regulation of GluN2B-NMDARs mostly implicates changes in the nanodomain topography with fixed numbers of receptors. Thus, GluN2A- and GluN2B-NMDARs have distinct organizations in the postsynaptic membrane, likely implicating different regulatory pathways and signaling complexes.

Dans les cellules eucaryotes, il existe 3 ARN Polymérases nucléaires (Pol I, II et III), chacune ayant une fonction de synthèse d'ARN qui lui est propre. L'ARN polymérase I (Pol I) est responsable de la synthèse du précurseur des grands ARN ribosomiques (ARNr), ce qui correspond à une activité de transcription massive dans la cellule. Des données structurales sur cette enzyme de 14 sous-unités sont disponibles. Ceci permet une meilleure compréhension de son mode de fonctionnement, et a confirmé que l'ARN Pol I possède 3 sous-unités spécifiques, aussi appelées "Built-in Transcription Factors", responsables d'activités régulatrices. Deux d'entres elles, Rpa49 / Rpa34, forment un hétérodimère structuralement proche des facteurs de transcription TFIIF et TFIIE de la Pol II, impliqués tant dans l'initiation que dans l'élongation de la transcription. La dernière, Rpa12, est connue pour avoir un rôle dans la stabilité de l'ARN Pol I et l'activité de clivage du transcrit de la polymérase en cours de pause (via son extrémité C-terminale), comme son homologue TFIIS, facteur de transcription de l'ARN Pol II. Nous avons effectué des études génétiques sur des mutants de l'ARN Pol I dépourvus de la sous-unité Rpa49 (rpa49Δ). Cette délétion est viable mais entraîne des problèmes d'initiation et élongation. Nous étudions dans ce travail le clonage et la caractérisation de "suppresseurs" extragéniques correspondant à des mutations ponctuelles de trois sous-unité de la Pol I qui rétablissent une synthèse d'ARNr en l'absence de la sous-unité Rpa49. Toutes ces mutations suppressives identifiées ont été localisées premièrement dans les deux grandes sous-unités Rpa190 et Rpa135, structuralement très proches de Rpa12, mais également au sein même de Rpa12, indiquant une possible interaction entre les sous-unités Rpa49 et Rpa12 ou la région autour. Notamment, un élément spécifique de l'ARN Pol I dans Rpa190, le "DNA Mimicking Loop", est structuralement très proche de la région où l'on trouve ces mutations suppresseur. Les caractérisations génétiques, structurales, mais aussi biochimiques et fonctionnelles de ces suppresseurs nous permettent de proposer des hypothèses sur les rôles de Rpa49 et de Rpa12, mais aussi de cette petite région de Rpa190, en l'initiation de la transcription, ce qui n'a jamais été mis en évidence auparavant. / In eukaryotes cells, there are 3 nuclear RNA Polymerases (Pol I, II and III), each having a particular RNA synthesis function. The RNA Polymerase I (Pol I) produces a single transcript: the precursor of the large ribosomal RNA (rRNA), which correspond to a massive transcription activity in the cell. Structural data of this 14-subunits enzyme is now available. This allows a better understanding of its operating mode, and confirmed that the Pol I has 3 specific subunits, also called "Built-in transcription factors", capable of regulatory activities. Two of them, Rpa49/Rpa34, are forming a heterodimer structurally related to the Pol II transcription factors TFIIF and TFIIE, implicated in both initiation and elongation of the transcription. The last one, Rpa12, is known to have a role in Pol I stability and the cleavage activity of the paused Pol I (via its C-terminus part), like its homologous TFIIS in the Pol II. We performed extensive genetic studies of Pol I mutants lacking one of these subunits: Rpa49 (rpa49Δ). This depletion is viable, but results in initiation and elongation problems. Here, we report the cloning and characterization of extragenic suppressors mapping point mutations in three subunits of Pol I restoring efficient Pol I activities in absence of Rpa49. All suppressor mutations identified were structurally mapped firstly in the two largest subunits Rpa190 and Rpa135 very closed to Rpa12, and then in Rpa12 itself, indicating a possible interplay between the Rpa49 and Rpa12 subunits, and the area around. Notably, a RNA pol I specific element in Rpa190, called "DNA Mimicking Loop", is structurally very closed to the region in which we find all of our suppressor mutations. The genetic, structural but also biochemical and functional characterizations of these suppressors allow us to propose roles of these Rpa49 and Rpa12 subunits, but also of the small area of Rpa190, which has never been highlighted before.

Cette thèse porte sur la localisation de sources acoustiques sous-marines avec application à une expérience en mer. Nous proposons une nouvelle méthode d'appariement basée sur une métrique appelée distance de Hausdorff (HD) en tant que fonction de coût à minimiser, afin d'effectuer l'inversion de localisation. La localisation 2D, en distance et en profondeur, est réalisée en faisant correspondre les schémas de différence de temps d'arrivée (TDOA) en utilisant un seul hydrophone à la réception et en faisant correspondre le TDOA et l'Angle d'arrivée (AOA) lors de l'utilisation d'un tableau des hydrophones à la réception, entre des séquences respectivement mesurées et modélisées. Le TDOA modélisé a été obtenu sur la base du modèle de propagation acoustique Ray-path. Les ensembles de données analysés ici ont été collectés dans un contexte de localisation passive en considérant une cible immobile et dans deux expériences : la cuve acoustique de GIPSA-LAB utilisant des systèmes coopératifs et non coopératifs vérifiés par des simulations du rapport signal sur bruit et sur la campagne ALMA 2015, collectée par la Direction générale de l'armement (DGA) en utilisant un système coopératif qui s'est déroulé dans un environnement en eaux peu profondes de la côte sud de la France. Au cours de l’expérience ALMA, les données acoustiques ont été mesurées sur un réseau linéaire vertical (VLA) de 10 m de haut, composé de 64 hydrophones, ce qui permet non seulement d’adapter le TDOA mais également l’angle d’arrivée (AOA). Plusieurs variantes de la distance de Hausdorff sont appliquées dans deux processus différents: premièrement, séparément dans chaque hydrophone, puis combinées pour améliorer la précision de la localisation (diversité spatiale), et la seconde où les informations des différents hydrophones sont combinées (formation de faisceaux), pour trouver l'emplacement cible. Les résultats des deux processus sont comparés et prouvés pour réduire l'ambiguïté soit la profondeur et la portée, améliorant ainsi la précision finale. Le Cramer Rao Bound montrant la variance minimale effectuée sur la base d’équations déterministes est présenté avec le meilleur résultat de chaque processus. Une performance et une précision très satisfaisantes sont obtenues. Les conclusions et les perspectives de ce travail sont discutées à la fin. / This thesis addresses an acoustic underwater source localization with application to an at-sea experiment. We propose a new matching method based on a fit-metric called as Hausdorff distance (HD) as a cost-function to be minimized, in order to perform the localization inversion. The 2-D localization, in range and depth, is performed by matching the patterns of time difference of arrival (TDOA) when using only one hydrophone at the reception and by matching the TDOA and the Angle of Arrival (AOA) when using an array of hydrophones at the reception, between respectively measured and modeled sequences. The modelled TDOA was obtained based on the Ray-path acoustic propagation model. The data sets analyzed here were collected during two experiments in a context of passive localization considering a motionless target: The tank of GIPSA-LAB using cooperative and non-cooperative systems which were verified by simulations with respect to the signal-to-noise ratio and the ALMA 2015, collected by the Direction générale de l’armement (DGA) using a cooperative system which took place in a shallow water environment of the southern coast of France. During the ALMA experiment the acoustic data were measured over a 10m-high vertical linear array (VLA), composed of 64 hydrophones, allowing not only matching the TDOA but also the Angle of Arrival (AOA). Several variants of the Hausdorff Distance are applied in two different processes: First, separately in each single hydrophone, and then combined in order to improve the localization accuracy (spatial diversity), and the second, the information from the different hydrophones are combined (beamforming) and the HD variants are applied to find the target location. The results of both processes are compared and proved to reduce the ambiguity either is depth and in range, thus improving the final accuracy. The Cramer Rao Bound showing the minimal variance performed based on deterministic equations is presented with the best result of each process. Very satisfactory performance and accuracy are obtained. The conclusions and perspectives of this work are discussed at the end.

Cette thèse est une contribution expérimentale à l’étude des résonances aéroacoustiques des jets sous-détendus : le Screech. Diverses méthodes expérimentales sont utilisées à ces fins, telles que la mesure de pression acoustique, la strioscopie et Vélocimétrie par Image des Particules, et associées à des techniques classiques de post-traitement comme les décompositions en mode de Fourier et aux valeurs propres. Ces Techniques permettent d’évaluer les effets d’épaisseur de la lèvre de la buse sur l’écoulement, et fournissent des informations sur les différences de comportement d’un même jet montrant des modes oscillatoires différents. Enfin, on entreprend d’étudier la présence de divers mécanismes de fermeture de la boucle de résonance pour divers modes de screech. La présence d’ondes intrinsèques du jet, se propageant vers l’aval pour les modes axisymétrique (A2) et hélicoïdal (C) suggèrent que ces ondes puissent jouer un rôle dans la résonance. La signature de ces ondes n’est en revanche pas attestée pour les modes battants (B). Ces résultats semblent donc indiquer que plusieurs mécanismes de rétroaction différents puissent être à l’oeuvre dans la résonance du jet sous-détendus. / This work provides an experimental contribution to the study of the Screech phenomenon. Various experimental techniques such as microphones array, Schlieren and Particle Image Velocimetry (PIV) together with advanced post-processing techniques like azimuthal Fourier decomposition and Proper Orthogonal Decomposition (POD) are employed. These techniques enable the evaluation of the lip thickness effects on the jets generated by two different round nozzles. The differences on the flow aerodynamics and acoustics are discussed. Then, we carry out experiments to analyse the effects of the different dominant Screech modes (B and C) on the flow characteristics. No noticeable differences are found in the mean fields. However, the fluctuation fields shows the contrary: B mode has larger fluctuation. In the last part, we investigate the Screech closure mechanism. The signature of upstream jet waves is revealed in the axisymmetric (A2) and helical (C) mode. However, the mode B does not present evidence of this instability in the flow, indicating that its closure mechanism may be bonded to another kind of waves. The conclusion from the results is that the Screech phenomenon seems be driven by different closure mechanisms.

Les simulations à grande dimension jouent un rôle crucial dans l'étude d'une grande variété de phénomènes physiques complexes, entraînant souvent des demandes écrasantes sur les ressources informatiques. La gestion de ces demandes constitue la principale motivation pour la réduction du modèle : produire des modèles de commande réduite plus simples, qui permettent une simulation plus rapide et moins coûteuse tout en se rapprochant avec précision du comportement du modèle d'origine. La présence des systèmes avec multiples entrées et multiples sorties (MIMO) rend le processus de réduction encore plus difficile. Dans cette thèse, nous nous intéressons aux méthodes de réduction de modèles à grande dimension en utilisant la projection sur des sous-espaces de Krylov tangentielles. Nous nous penchons sur le développement de techniques qui utilisent l'interpolation tangentielle. Celles-ci présentent une alternative efficace et intéressante à la troncature équilibrée qui est considérée comme référence dans le domaine et tout particulièrement la réduction pour les systèmes linéaire à temps invariants. Enfin, une attention particulière sera portée sur l'élaboration de nouveaux algorithmes efficaces et sur l'application à des problèmes pratiques. / Large-scale simulations play a crucial role in the study of a great variety of complex physical phenomena, leading often to overwhelming demands on computational resources. Managing these demands constitutes the main motivation for model reduction : produce simpler reduced-order models, which allow for faster and cheaper simulation while accurately approximating the behaviour of the original model. The presence of multiple inputs and outputs (MIMO) systems, makes the reduction process even more challenging. In this thesis we are interested in methods of reducing large-scale models, using projection on tangential Krylov subspaces. We are looking at the development of techniques using tangential interpolation. These present an effective and interesting alternative to the balanced truncation which is considered as a reference in the field and especially for the reduction of linear time invariant systems. Finally, special attention will be focused on the development of new efficient algorithms and application to practical problems.

Une structure dénombrable du premier ordre est dite homogène si tout isomorphisme entre deux sous-Structures finiment engendrées s’étend en un automorphisme de la structure globale.C’est équivalent à une propriété d’amalgamation des sous-Structures finiment engendrées, et les structures homogènes dénombrables sont aussi appelées limites de Fraïssé, en lien avec les travaux de Roland Fraïssé sur l’ordre des rationnels. Cette thèse concerne les groupes d’automorphismesdes structures homogènes, avec la question centrale suivante: est-Ce que le groupe automorphismes d’une structure homogène est universel pour la classe des groupes d’automorphismes de ces sous-Structures ? Nous répondons positivement à cette question pour les structures homogènesdans un langage relationnel et avec la propriété d’amalgamation libre, à l’aide d’une construction par tour assez similaire à une construction de Katetov et Uspenskij dans le cas de l’espace d’Urysohn. Avec des techniques similaires, nous obtenons toute sous-Structure dénombrable comme points fixes d’un automorphisme d’ordre fini pré-Déterminé. Cela nous permet par ailleurs d’étudier la complexité de la relation d’isomorphisme entre sous-Structures dénombrables, et de montrer qu’elle se réduit boreliennement à la relation de conjugaison dans le groupe d’automorphismes. Nous continuons avec les éléments d’ordre fini, en supposant de plus que les sous-Structures finies satisfont une version forte de la propriété d’extension de Hrushovski-Lascar-Herwig, et des arguments topologiques nous permettent alors de montrer que dans le groupe d’automorphismes tout élément est produit de quatre conjugués de certains éléments d’ordre fini. Nous montrons aussi des résultats similaires pour le groupe d’isométries de l’espace d’Urysohn,ou sa version bornée, la sphère d’Urysohn, en utilisant le fait que ces derniers sont très bien approximés par des espaces métriques rationnels. Enfin, revenant à la question de l’universalité du groupe automorphismes de la limite de Fraïssé, nous considérons la question plus fine de savoirsi toute sous-Structure dénombrable s’injecte de manière rigide, c’est-À-Dire de sorte chacun de ces automorphismes s’étende en un unique automorphisme de la limite de Fraïssé. D’abord, nous introduisons une construction de telle injections rigides dans le cas des graphes homogènes. Ensuite, nous modifions cette construction dans diverses classes de graphes orientés et de structures relationnelles homogènes, pour enfin la faire fonctionner dans un contexte très general de structures dans un langage relationnel fini et avec la propriété d’amalgamation libre. / A countable first-Order structure is called homogneous when each isomorphism between twofinitely generated substructures extends to an automorphism of the whole structure. This is equivalentto an amalgamation property of finitely generated substructures, and countable homogeneousstructures are also called Fraïssé limits, in connection to the work of Roland Fraïssé on theorder of rational numbers. The present thesis concerns automorphism groups of homogeneousstructures, with the following central question: is it the case that the automorphism group of a homogeneousstructure is universal for the class of automorphism groups of its substructures? Weanswer positively this question for homogeneous structures in a relational langage and with thefree amalgamation property, by using a construction rather similar to a construction of Katetov andUspenskij in the case of the Urysohn space.With similar techniques, we obtain any countable substructureas the set of fixed points of an automorphism of a given finite order. Besides, this allowsus to study the complexity of the isomorphism relation between countable substructures, and toshow that it Borel reduces to the conjugacy relation in the automorphism group. We continue withelements of finite order, assuming further that finite substructures satisfy a strong version of theHrushovski-Lascar-Herwig extension property, and topological arguments then allow us to showthat in the automorphism group any element is the product of four conjugates of certain elementsof finite order. We also show similar results for the isometry group of the Urysohn space, or itsbounded version, the Urysohn sphere, by using the fact that they are well approximated by rationalmetric spaces. Finally, concerning the question of the universality of the automorphism groupof a Fraïssé limit, we consider the finer question to know whether any countable substructure embedsin a rigid way, that is, in such a way that each of its automorphisms extends in a uniqueautomorphism of the Fraïssé limit. First, we introduce a construction of such rigid embeddings inthe case of homogeneous graphs. Then, we modify this construction in various classes of orientedgraphs and of homogeneous relational structures, ultimately to make it work in a very generalcontext of structures in a finite relational langage and with the free amalgamation property.

Un problème fondamental à résoudre en Automatique réside dans la commande des systèmes incertains qui présentent des contraintes sur les variables de l’entrée, de l’état ou la sortie. Ce problème peut être théoriquement résolu au moyen d’une commande optimale. Cependant la commande optimale par principe n’est pas une commande par retour d’état ou retour de sortie et offre seulement une trajectoire optimale le plus souvent par le biais d’une solution numérique.Par conséquent, dans la pratique, le problème peut être approché par de nombreuses méthodes, tels que”commande over-ride” et ”anti-windup”. Une autre solution, devenu populaire au cours des dernières décennies est la commande prédictive. Selon cette méthode, un problème de la commande optimale est résolu à chaque instant d’échantillonnage, et le composant du vecteur de commande destiné à l’échelon curant est appliquée. En dépit de la montée en puissance des architecture de calcul temps-réel, la commande prédictive est à l’heure actuelle principalement approprié lorsque l’ordre est faible, bien connu, et souvent pour des systèmes linéaires. La version robuste de la commande prédictive est conservatrice et compliquée à mettre en œuvre, tandis que la version explicite de la commande prédictive donnant une solution affine par morceaux implique une compartimentation de l’état-espace en cellules polyédrales, très compliquée.Dans cette thèse, une solution élégante et peu coûteuse en temps de calcul est présentée pour des systèmes linéaire, variant dans le temps ou incertains. Les développements se concentre sur les dynamiques en temps discret avec contraintes polyédriques sur l’entrée et l’état (ou la sortie) des vecteurs, dont les perturbations sont bornées. Cette solution est basée sur l’interpolation entre un correcteur pour la région extérieure qui respecte les contraintes sur l’entrée et de l’état, et un autre pour la région intérieure, ce dernier plus agressif, conçue par n’importe quelle méthode classique, ayant un ensemble robuste positivement invariant associé à l’intérieur des contraintes. Une simple fonction de Lyapunov est utilisée afin d’apporter la preuve de la stabilité en boucle fermée. / A fundamental problem in automatic control is the control of uncertain plants in the presence of input and state or output constraints. An elegant and theoretically most satisfying framework is represented by optimal control policies which, however, rarely gives an analytical feedback solution, and oftentimes builds on numerical solutions (approximations).Therefore, in practice, the problem has seen many ad-hoc solutions, such as override control, anti-windup, as well as modern techniques developed during the last decades usually based on state space models. One of the popular example is Model Predictive Control (MPC) where an optimal control problem is solved at each sampling instant, and the element of the control vector meant for the nearest sampling interval is applied. In spite of the increased computational power of control computers, MPC is at present mainly suitable for low-order, nominally linear systems. The robust version of MPC is conservative and computationally complicated, while the explicit version of MPC that gives an affine state feedback solution involves a very complicated division of the state space into polyhedral cells.In this thesis a novel and computationally cheap solution is presented for linear, time-varying or uncertain, discrete-time systems with polytopic bounded control and state (or output) vectors, with bounded disturbances. The approach is based on the interpolation between a stabilizing, outer controller that respects the control and state constraints, and an inner, more aggressive controller, designed by any method that has a robustly positively invariant set within the constraints. A simple Lyapunov function is used for the proof of closed loop stability.In contrast to MPC, the new interpolation based controller is not necessarily employing an optimization criterion inspired by performance. In its explicit form, the cell partitioning is simpler that the MPC counterpart. For the implicit version, the on-line computational demand can be restricted to the solution of one linear program or quadratic program. Several simulation examples are given, including uncertain linear systems with output feedback and disturbances. Some examples are compared with MPC. The control of a laboratory ball-and-plate system is also demonstrated. It is believed that the new controller might see wide-spread use in industry, including the automotive industry, also for the control of fast, high-order systems with constraints.