Déterminer le groupe de Galois d’un polynôme rationnel ou encore d’une extension de corps n’est pas, en général, un travail de tout repos s’il est effectué manuellement. La difficulté de ce problème nous amène donc à vouloir automatiser le processus à l’aide d’algorithmes qui prennent le polynôme en entrée et ressortent son groupe de Galois en un temps raisonnable. Le présent mémoire a pour but de mettre la lumière sur deux algorithmes connus tout en présentant les résultats nécessaires pour les comprendre et les reproduire. Le tout est ensemencé d’exemples pour aider à comprendre certaines notions utilisées. Dans un niveau d’ordre un peu différent, nous analysons une particularité du deuxième algorithme, c’est-à-dire la provenance des polynômes à plusieurs variables utilisés lors de la construction de la résolvante du polynôme dont nous voulons trouver le groupe de Galois.

Soit F un corps de nombres non-ramifié en un nombre premier impair p. Soit F∞) la Zp-extension cyclotomique de F et Λ = Zp [[Gal(F∞ /F)]] l’algèbre d’Iwasawa de Gal (F∞ /F) (signe de asymptotiquement égal) Zp sur Zp. Généralisant les groupes de Selmer plus et moins de Kobayashi, Büyükboduk et Lei ont défini des groupes de Selmer signés sur F∞ pour certaines représentations galoisiennes. En particulier, leurs constructions s’appliquent aux cas des variétés abéliennes définies sur F ayant bonne réduction supersingulière en chaque premier de F divisant p. Ces groupes de Selmer signés ont naturellement une structure de Λ -modules de type fini. Nous commençons par prouver une équation fonctionnelle pour ces groupes de Selmer signés qui relie les groupes de Selmer signés d’une telle représentation aux groupes de Selmer signés du dual de Tate de la représentation. Puis, nous étudions la structure de Λ -module des groupes de Selmer signés. Sous l’hypothèse qu’ils sont des Λ-modules de cotorsion, nous montrons qu’ils ne possèdent pas de sous- Λ -module propre d’indice fini. Nous déduisons de ce résultat quelques applications arithmétiques. Nous calculons le Λ-corang du groupe de Selmer de Bloch- Kato sur F∞ associé à la représentation, et, en étudiant la caractéristique d’Euler- Poincaré de ces groupes de Selmer signés, nous obtenons une formule explicite de la taille du groupe de Selmer de Bloch-Kato sur F. De plus, pour deux telles représentations isomorphes modulo p, nous comparons les invariants d’Iwasawa de leurs groupes de Selmer signés. Finalement, en supposant que les groupes de Selmer signés associés à une variété abélienne supersingulière sont des Λ -modules de cotorsion, nous montrons que le rang des groupes de Mordell-Weil de la varitété abélienne est borné le long de l’extension cyclotomique. / Let F be a number field unramified at an odd rational prime p. Let F∞ be the Zp-cyclotomic extension of F and Λ = Zp[[Gal(F∞/F)]] be the Iwasawa algebra of Gal (F∞/F) (signe de asymptotiquement égal) Zp over Zp. Generalizing Kobayashi’s plus and minus Selmer groups, Büyükboduk and Lei have defined signed Selmer groups over F∞ for some non-ordinary Galois representations. In particular, their construction applies to abelian varieties defined over F with good supersingular reduction at primes of F dividing p. These signed Selmer groups have a natural structure of finitely generated Λ-modules. We first prove a functional equation for these signed Selmer groups, relating the signed Selmer groups of such a representation to the signed Selmer groups of Tate dual of the representation. Second, we study the structure of Λ-module of the signed Selmer groups. Assuming that they are cotorsion Λ-modules, we show that they have no proper sub-Λ-module of finite index. We deduce from this a number of arithmetic applications. We compute the Λ-corank of the Bloch-Kato Selmer group attached to the representation over F∞, and, on studying the Euler-Poincaré characteristic of these signed Selmer groups, we obtain an explicit formula on the size of the Bloch-Kato Selmer group over F. Furthermore, for two such representations that are isomorphic modulo p, we compare the Iwasawa-invariants of their signed Selmer groups. Finally, under the hypothesis that the signed Selmer groups associated to a supersingular abelian variety are cotorsion Λ-modules, we show that the rank of Mordell-Weil groups of the abelian variety is bounded along the cyclotomic extension.

Le théorème fondamental de l'Arithmétique factorise tout nombre entier en produit de nombres premiers. Le théorème de Jordan-Hölder dévisse de nombreux groupes par leurs suites normales qui se raffinent en suites de composition. Le thème central de cette étude est celui de la dissociation des extensions de corps. Nous dissocions les extensions algébriques par leurs corps intermédiaires de façon à constituer une tour qui comporte le plus grand nombre possible de marches galoisiennes. Nous appelons "galtourables" les extensions admettant une tour de corps dont toutes les marches sont galoisiennes (dite "tour galoisienne"). Deux tours galoisiennes d'une même extension galtourable (finie ou infinie) admettent des raffinements équivalents. Mais il existe des extensions algébriques non galtourables. A toute extension finie est attaché un corps intermédiaire unique, son "corps d'intourabilité", au-delà duquel l'extension n'est plus galtourable. L'ultime marche d'une "tour d'élévation" d'une extension non galourable est alors dite "galsimple" et elle est non galoisienne. Le théorème final de cette thèse dissocie toute extension finie par ses tours d'élévation qui se raffinent en "tours de composition". Nous obtenons ainsi un analogue pour les extensions de corps du théorème de Jordan-Hölder pour les groupes.

Le pseudo-groupe de Malgrange d'un champ de vecteurs défini sur une variété est la sous-pro-variété de l'espace des jets de biholomorphismes locaux de cette variété obtenue en prenant la clôture de Zariski des flots du champ de vecteurs. Une équation différentielle ordinaire d'ordre 2 définit un champ de vecteurs sur une variété de dimension 3. Le pseudogroupe de Malgrange de ce dernier est de type différentiel d'ordre inférieur ou égal à 2. Une équation différentielle ordinaire d'ordre 2 est dite irréductible si ses solutions générales ne peuvent pas être exprimées à l'aide de solutions d'équations algébriques, différentielles linéaires ou différentielles d'ordre 1. Si le type différentiel du pseudo-groupe de Malgrange d'une équation d'ordre 2 est exactement 2 alors cette dernière est irréductible. Nous donnons plusieurs définitions du pseudo-groupe de Malgrange d'un champ de vecteurs équivalentes à la définition originale donnée par Bernard Malgrange. La définition du premier paragraphe nous permet d'appliquer un théorème de semi-continuité de la dimension des clôtures de Zariski des feuilles d'un feuilletage holomorphe de Philippe Bonnet. Nous obtenons le résultat suivant concernant les équations différentielles ordinaires dépendant de paramètres. Si le type différentiel du pseudo-groupe de Malgrange de l'équation spécialisée en une valeur des paramètres est à exactement 2 alors il en sera de même pour les pseudo-groupes de Malgrange de l'équation spécialisée en des valeurs générales des paramètres. Une première application de ce résultat est de redémontrer l'irréductibilité des équations de Painlevé pour des valeurs générales des paramètres. Une seconde application est de déterminer complètement les pseudo-groupes de Malgrange de ces équations pour des valeurs générales des paramètres. Les définitions du pseudo-groupe de Malgrange et les résultats de spécialisations s'adaptent aux équations aux q-différences. En appliquant ces résultats aux équations de Painlevé discrètes, nous obtenons le pseudo-groupe de Malgrange de ces dernières pour des valeurs générales des paramètres. / The Malgrange pseudogroup of a vector field on a variety is the sub-pro-variety of the jet space of local biholomorphisms of this variety obtained by taking the Zariski closure of the flow of the vector field. A second-order ordinary differential equation defines a vector field on a variety of dimension 3. The differential type of the Malgrange pseudogroup of this one is at most 2. A second-order ordinary differential equation is said to be irreductible if its general solutions can not be expressed using solutions of algebraic equations, linear differential equations or differential equations of order 1. If the differential type of the Malgrange pseudogroup of a second-order differential equation is exactly 2 then the latter is irreductible. We give several definitions of the Malgrange pseudogroup of a vector field which are equivalent to the original definition given by Bernard Malgrange. The definition of the first paragraph leads us to apply a semi-continuity theorem of the dimension of the Zariski closure of the leaves of a holomorphic foliation given by Philippe Bonnet. We obtain the following result about the ordinary differential equations which depend on parameters. If the differential type of the Malgrange pseudogroup of the equation specialized in one value of parameters is exactly two then it will be the same for the Malgrange pseudogroup of the equation specialized in a general value of parameters. A first application of this result is an other proof of the irreductibility of the Painlevé equations for general value of parameters. A second application is to fully determined the Malgrange pseudogroups of this equations for general value of parameters. The definitions of the Malgrange pseudogroup of a vector field and the specialisation results can be adapted the q-difference equations. By applying this results to the discret Painlevé equations, we fully determined the Malgrange pseudogroup of the latters for general value of parameters.

Cette thèse porte sur la théorie de Galois différentielle. Elle est divisée en deux parties. La première concerne la théorie de Galois différentielle paramétrée, et la seconde, les équations aux q-différences. Dans le chapitre 2, nous exposons une généralisation de l'algorithme de Kovacic qui permet de calculer le groupe de Galois paramétré de certaines équations différentielles paramétrées d'ordre 2. Dans le chapitre 3, nous présentons une généralisation du théorème de densité de Ramis qui donne un ensemble de générateurs topologiques du groupe de Galois pour les équations différentielles linéaires paramétrées à coefficients dans un anneau convenable. Nous obtenons une contribution au problème inverse dans cette théorie de Galois, donnons un critère d'isomonodromie, et répondons partiellement à une question posée par Sibuya. Dans le chapitre 4, il est question de confluence et d'équations aux q-différences. Nous prouvons comment la transformée de Borel-Laplace d'une série formelle divergente solution d'une équation différentielle linéaire à coefficients dans C(z) peut être uniformément approchée par un q-analogue de la transformée de Borel-Laplace appliqué à une série formelle solution d'une famille d'équations aux q-différences linéaires qui discrétise l'équation différentielle. Nous faisons directement les calculs dans le cas des séries hypergéométriques basiques, et nous prouvons sous des hypothèses raisonnables, qu'une matrice fondamentale d'une équation différentielle linéaire à coefficients dans C(z) peut être uniformément approchée par une matrice fondamentale d'une famille d'équations aux q-différences linéaires correspondante.

Cette thèse est divisée en trois parties. Dans la première partie, nous commençons par décrire les théories de Ziglin, Yoshida et Morales-Ramis et les motiver. Dans la deuxième partie, on étudie l’intégrabilité des équations différentielles de Newton à trois degrés de liberté dont les forces sont des polynômes homogènes de degrés trois. En utilisant une analyse du groupe de Galois différentiel des équations aux variations d’ordre supérieur, nous faisons une classification (presque) complète des forces génériques et intégrables. Dans une dernière partie, nous intéressons à l’intégrabilité d’un système d’équations différentielles homogènes d’ordre un (système A). L’application directe de la théorie de Morales-Ramis ne donne des obstructions à l’intégrabilité. En dérivant le système A par rapport au temps, nous obtenons un système différentiel de Newton homogène d’ordre 2 (système B). L’avantage est que ce dernier possède des solutions particulières algébriquement non triviales et le critère classique de Morales-Ramis nous permet d’établir des conditions nécessaires d’intégrabilité. Nous prouvons qu’il existe des relations explicites entre les intégrales premières des deux systèmes et nous introduisons une nouvelle méthode de recherche d’intégrales premières que l’on appelle « Extension tangente double ». Nous appliquons cette méthode à des systèmes planaires homogènes quadratiques. Comme deuxième application, nous montrons que, sous certaines conditions, les racines newtoniennes d’un système différentiel de Newton avec force centrale sont intégrables par quadratures. Nous présentons plusieurs systèmes intégrables avec deux, trois et quatre degrés de liberté. / This thesis is divided into three parts. In the first part we begin by describing the theories of Ziglin, Yoshida and Morales-Ramis and motivating them. In the second part we study the integrability of three-dimensional differential Newton equations with homogeneous polynomial forces of degree three. Using an analysis of differential Galois group of higher order variational equations, we give an almost complete classification of integrable generic forces. The last part is devoted to a study of the integrability of a system of first order homogeneous differential equations (system A ). The direct application of the Morales-Ramis theory does not lead to obstructions to the integrability. If we differentiate the differential system A with respect to time, we obtain a homogeneous Newtonian system (system B). The advantage is that the system B has a non-trivial particular solution and the classical criterion of Morales-Ramis allows us to establish necessary conditions for integrability. We prove that there are explicit relationships between first integrals of the both systems and we introduce a new method for finding first integrals called ``Double tangent extension method''. We apply the obtained results for a detailed analysis of homogeneous planar differential system. Using the double tangent extension method, we formulate some conditions under which the Newtonian roots of Newton's system with central force are integrable by quadratures. Some new cases of integrability with two, three and four degrees of freedom are found.

Mes recherches portent essentiellement sur l''elaboration de m'ethodes de calcul formel pour l''etude constructive des 'equations diff'erentielles lin'eaires, plus particuli'erement autour de la th'eorie de Galois diff'erentielle. Celles-ci vont du d'eveloppement de la th'eorie sous-jacente aux algorithmes, en incluant leur implantation en Maple. Ces travaux ont en commun une approche exp'erimentale des math'ematiques o'u l'on met l'accent sur l'examen d'exemples les plus pertinents possibles. L''etude d'etaill'ee de cas provenant de la m'ecanique rationnelle ou de la physique th'eorique nourrit en retour le d'eveloppement de th'eories math'ematiques idoines. Mes travaux s'articulent suivant trois grands th'emes interd'ependants : la th'eorie de Galois diff'erentielle effective, ses applications 'a l'int'egrabilit'e de syst'emes hamiltoniens et des applications en physique th'eorique.