Les quadrangulations sont des plongements dans la sphère de graphes planaires pour lesquels toutes les faces sont de degré 4. L'objet central de cette thèse est la quadrangulation infinie de loi uniforme. Cette carte a été définie de deux manières indépendantes. La première méthode, naturelle du point de vue des cartes, est de prendre la limite locale de grandes quadrangulations aléatoires de loi uniforme parmi les quadrangulations de même taille. La seconde méthode repose sur une bijection avec les arbres bien étiquetés. On y construit dans un premier temps un arbre infini de loi uniforme, puis on transporte la loi de cet arbre sur l'ensemble des quadrangulations infinies avec la bijection. L'objet du chapitre 2 de ce mémoire est de démontrer que ces deux constructions aboutissent au même objet. Ce fait n'est a priori pas évident car la bijection entre les arbres et les quadrangulations n'est pas continue pour la topologie de la convergence locale. Le résultat s'obtient alors en étudiant des propriétés combinatoires de cette bijection et les sommets ayant de petites étiquettes dans les générations élevées d'un arbre sous la loi uniforme. Le chapitre 3 utilise ensuite cette équivalence des deux points de vue pour calculer les limites d'échelle de certaines fonctionnelles de la quadrangulation infinie uniforme. En effet, des quantités comme le volume des boules autour d'un point distingué de la quadrangulation infinie uniforme peuvent se calculer grâce à une étude de l'arbre infini uniforme. Ce chapitre est articulé autour de la preuve de la convergence des fonctions de contour de l'arbre infini uniforme vers un processus stochastique lié au serpent brownien.

Cette thèse décrit des méthodes de construction de martingales avec marginales spécifiées. La première collection de méthodes procède par quantization. C'est-à-dire en approximant une mesure par une autre mesure dont le support consiste en un nombre fini de points. Nous introduisons une méthode de quantization qui préserve l'ordre convexe. L'ordre convexe est un ordre partiel sur l'espace des mesures qui les compare en termes de leur dispertion relative. Cette nouvelle méthode de quantization présente l'avantage que si deux mesures admettent une transition de martingale alors les mesures quantisées en admettent aussi. Ceci n'est pas le cas pour la méthode de quantization habituellement utilisée en probabilités (la méthode de quantization L2). Pour les mesures quantifiés nous présentons plusieurs méthodes de construction de transition de martingale. La première méthode procède par programmation linéaire. La deuxième méthode procède par construction de matrices avec diagonale et spectre données. La troisième méthode procède par l'algorithme de Chacon et Walsh. Dans une seconde partie la thèse présente une nouvelle solution au problème du plongement de Skorokhod. Dans une troisième partie la thèse étudie la construction de martingales à temps continu avec marginales données. Des constructions sont données à l'aide du draps Brownien. D'autres constructions sont données en modifiant une méthode développée par Albin, les martingales construites ainsi possèdent une propriété de scaling.. Dans une partie annexe, certaines conséquences de cette théorie concernant le management du risque des options asiatiques, par rapport à leur sensibilité à la volatilité et à la maturité sont établies.

Thèse doctorat : Acoustique : Villeurbanne, INSA : 2006. Thèse doctorat : Acoustique : Université de Sherbrooke, Canada : 2006. / Thèse soutenue en co-tutelle. Titre provenant de l'écran-titre. Contient de références bibliographiques.

Thèse de doctorat : Mathématiques : Nancy 1 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

La dynamique de particules colloïdales à l'interface entre deux fluides joue un rôle central dans la micro-rhéologie, l'encapsulation, l'émulsification, la formation de biofilms, la décontamination de l'eau. En outre, ce sujet est également stimulant d'un point de vue théorique en raison de la complexité de l'hydrodynamique à l'interface et du rôle de la ligne de contact. Malgré ce grand intérêt, le comportement d'une particule à une interface fluide n'a jamais été caractérisé directement. Dans cette thèse, nous étudions le mouvement brownien de billes micrométriques de silice et de sphéroïdes de polystyrène à une interface eau-air. Nous contrôlons expérimentalement tous les paramètres d'intérêt. L'angle de contact des billes est finement ajusté dans la gamme 30°-140° par des traitements chimiques de surface et mesuré in situ par interférométrie. Le rapport d'aspect de particules sphéroïdales varie dans la gamme 1 -10 par étirage de billes sphériques commerciales. Les dynamiques de translation et de rotation sont suivies par particle tracking. Contre intuitivement et contre tous les modèles hydrodynamiques la diffusion est beaucoup plus lente que prévu. Pour expliquer cette dissipation supplémentaire nous concevons un modèle tenant compte de la contribution des fluctuations thermiques de l'interface à la ligne de contact. Les fluctuations donnent origine à des forces aléatoires qui s'ajoutent à celles dues aux chocs de molécules. Le théorème de fluctuation-dissipation permet d'obtenir la friction supplémentaire associée à ces forces flottantes. La friction totale est discutée en termes d'hétérogénéités de la surface des particules et d'ondes capillaires à l'interface. / The dynamics of colloidal particles at the interface between two fluids plays a central role in micro-rheology, encapsulation, emulsification, biofilms formation and water remediation. Moreover, this subject is also challenging from a theoretical point of view because of the complexity of hydrodynamics at the interface and of the role of the contact line. Despite this great interest, the behavior of a single particle at a fluid interface was never directly characterized.In this thesis, we study the Brownian motion of micrometric spherical silica beads and anisotropic polystyrene spheroids at a flat air-water interface. We fully characterize and control all the experimentally relevant parameters. The bead contact angle is finely tuned in the range 30-140° by surface treatments and measured in situ by a homemade Vertical Scanning Interferometer. The spheroid aspect ratio varies in the range 1 – 10 by stretching of commercial beads. The translational and the rotational dynamics are followed by particle tracking.Counter-intuitively, and against all hydrodynamic models, the diffusion is much slower than expected. To explain this extra dissipation we devised a model considering the contribution of thermally activated fluctuations of the interface at the triple line. Such fluctuations couple with the lateral movement of the particle via random forces that add to the ones due to the shocks of surroundings molecules. Fluctuation-dissipation theorem allows obtaining the extra friction associated to this additional mechanism. The fitting values of the total friction are discussed in term of the typical scales of particle surface heterogeneities and of surface capillary waves.

Les marches aléatoires avec recherche de cible peuvent modéliser des réactions nucléaires ou la quête de nourriture par des animaux. Dans cette thèse, nous identifions des stratégies qui minimisent le temps moyen de première rencontre d’une cible (MFPT) pour plusieurs types de marches aléatoires. Premièrement, pour des marches symétriques ou avec biais, nous déterminons la distribution des temps de première sortie par une ouverture dans une paroi en forme de secteur angulaire, d’anneau ou de rectangle. Nous concluons sur la minimisation du MFPT en termes de la géométrie du confinement. Deuxièmement, pour des marches alternant entre diffusions volumique et surfacique, nous déterminons le temps moyen de première sortie par une ouverture dans la surface de confine- ment. Nous montrons qu’il existe un taux de désorption optimal qui minimise le MFPT. Nous justifions la généralité de l’optimalité par l’étude des rôles de la géométrie, de l’adsorption sur la surface et d’un biais en phase volumique. Troisièmement, pour des marches actives composées de phases balistiques entrecoupées par des réorientations aléatoires, nous obtenons l’expression du taux de réorientation qui minimise le MFPT en géométries sphériques de dimension deux ou trois. Dans un dernier chapitre, nous modélisons le mouvement de cellules eucaryotes par des marches browniennes actives. Nous expliquons pourquoi le temps de persistance évolue expo- nentiellement avec la vitesse de la cellule. Nous obtenons un diagramme des phases des types de trajectoires. Ce modèle minimal permet de quantifier l’efficacité des processus de recherche d’antigènes par des cellules immunitaires. / Random search processes can model nuclear reactions or animal foraging. In this thesis, we identify optimal search strategies which minimize the mean first passage time (MFPT) to a target for various processes. First, for symmetric and biased Brownian particles, we compute the distribution of exit times through an opening within the boundary of angular sectors, annuli and rectangles. We conclude on the optimizability of the MFPT in terms of geometric parameters. Second, for walks that switch between volume and surface diffusions, we determine the mean exit time through an opening inside the bounding surface. Under analytical criteria, an optimal desorption rate minimizes the MFPT. We justify that this optimality is a general property through a study of the roles of the geometry, of the adsorption properties and of a bias in the bulk random walk. Third, for active walks composed of straight runs interrupted by reorientations in a random direction, we obtain the expression of the optimal reorientation rate which minimizes the MFPT to a centered spherical target within a spherical confinement, in two and three dimensions. In a last chapter, we model the motion of eukaryotic cells by active Brownian walks. We explain an experimental observation: the persistence time is exponentially coupled with the speed of the cell. We also obtain a phase diagram for each type of trajectories. This model is a first step to quantify the search efficiency of immune cells in terms of a minimal number of biological parameters.

Résumé indisponible / Résumé indisponible

Dans cette thèse nous étudions des équations différentielles stochastiques sur quelques graphes simples dont les solutions sont des flots de noyaux au sens de Le Jan et Raimond. Dans une première partie, nous définissons une extension de l'équation de Tanaka sur un nombre fini de demi-droites orientées et issues de l'origine. Utilisant certaines propriétés de régularité du flot associé au mouvement brownien biaisé, nous donnons une description complète de toutes les solutions. S'appuyant sur une transformation discrète introduite par Csaki et Vincze, nous donnons dans un cas d'orientation particulière (qui couvre déjà l'équation de Tanaka usuelle) une approche discrète à quelques solutions. La dernière partie de ce travail est effectuée avec O. Raimond. Par une méthode de couplage des flots, nous classifions les solutions de l'équation de Tanaka sur le cercle. Nous établissons aussi que ces flots sont coalescents. / In this thesis we study stochastic differential equations on some simple graphs whose solutions are stochastic flows of kernels in the sense of Le Jan and Raimond. In the first part, we define an extension of Tanaka's equation on a finite number of oriented half-lines issuing from the origin. Using some regularity properties of the skew Brownian motion flow, we give a complete description of all the solutions. Based on a discrete transformation introduced by Csaki and Vincze, we give for a particular orientation (which already covers the usual Tanaka's equation) a discrete approach to some solutions. The last part of this work is carried out with O. Raimond. By a method of coupling flows, we classify the solutions of Tanaka's equation on the circle. We also establish that all these flows are coalescing.

Dans cette thèse nous étudions des équations différentielles stochastiques sur quelques graphes simples dont les solutions sont des flots de noyaux au sens de Le Jan et Raimond. Dans une première partie, nous définissons une extension de l'équation de Tanaka sur un nombre fini de demi-droites orientées et issues de l'origine. Utilisant certaines propriétés de régularité du flot associé au mouvement brownien biaisé, nous donnons une description complète de toutes les solutions. S'appuyant sur une transformation discrète introduite par Csaki et Vincze, nous donnons dans un cas d'orientation particulière (qui couvre déjà l'équation de Tanaka usuelle) une approche discrète à quelques solutions. La dernière partie de ce travail est effectuée avec O. Raimond. Par une méthode de couplage des flots, nous classifions les solutions de l'équation de Tanaka sur le cercle. Nous établissons aussi que ces flots sont coalescents.

Cette thèse porte sur l’analyse statistique de quelques modèles de processus stochastiques gouvernés par des bruits de type fractionnaire, en temps discret ou continu.Dans le Chapitre 1, nous étudions le problème d’estimation par maximum de vraisemblance (EMV) des paramètres d’un processus autorégressif d’ordre p (AR(p)) dirigé par un bruit gaussien stationnaire, qui peut être à longue mémoire commele bruit gaussien fractionnaire. Nous donnons une formule explicite pour l’EMV et nous analysons ses propriétés asymptotiques. En fait, dans notre modèle la fonction de covariance du bruit est supposée connue, mais le comportement asymptotique de l’estimateur (vitesse de convergence, information de Fisher) n’en dépend pas.Le Chapitre 2 est consacré à la détermination de l’entrée optimale (d’un point de vue asymptotique) pour l’estimation du paramètre de dérive dans un processus d’Ornstein-Uhlenbeck fractionnaire partiellement observé mais contrôlé. Nous exposons un principe de séparation qui nous permet d’atteindre cet objectif. Les propriétés asymptotiques de l’EMV sont démontrées en utilisant le programme d’Ibragimov-Khasminskii et le calcul de transformées de Laplace d’une fonctionnellequadratique du processus.Dans le Chapitre 3, nous présentons une nouvelle approche pour étudier les propriétés du mouvement brownien fractionnaire mélangé et de modèles connexes, basée sur la théorie du filtrage des processus gaussiens. Les résultats mettent en lumière la structure de semimartingale et mènent à un certain nombre de propriétés d’absolue continuité utiles. Nous établissons l’équivalence des mesures induites par le mouvement brownien fractionnaire mélangé avec une dérive stochastique, et en déduisons l’expression correspondante de la dérivée de Radon-Nikodym. Pour un indice de Hurst H > 3=4, nous obtenons une représentation du mouvement brownien fractionnaire mélangé comme processus de type diffusion dans sa filtration naturelle et en déduisons une formule de la dérivée de Radon-Nikodym par rapport à la mesurede Wiener. Pour H < 1=4, nous montrons l’équivalence de la mesure avec celle la composante fractionnaire et obtenons une formule pour la densité correspondante. Un domaine d’application potentielle est l’analyse statistique des modèles gouvernés par des bruits fractionnaires mélangés. A titre d’exemple, nous considérons le modèle de régression linéaire de base et montrons comment définir l’EMV et étudié son comportement asymptotique. / This thesis focuses on the statistical analysis of some models of stochastic processes generated by fractional noise in discrete or continuous time.In Chapter 1, we study the problem of parameter estimation by maximum likelihood (MLE) for an autoregressive process of order p (AR (p)) generated by a stationary Gaussian noise, which can have long memory as the fractional Gaussiannoise. We exhibit an explicit formula for the MLE and we analyze its asymptotic properties. Actually in our model the covariance function of the noise is assumed to be known but the asymptotic behavior of the estimator ( rate of convergence, Fisher information) does not depend on it.Chapter 2 is devoted to the determination of the asymptotical optimal input for the estimation of the drift parameter in a partially observed but controlled fractional Ornstein-Uhlenbeck process. We expose a separation principle that allows us toreach this goal. Large sample asymptotical properties of the MLE are deduced using the Ibragimov-Khasminskii program and Laplace transform computations for quadratic functionals of the process.In Chapter 3, we present a new approach to study the properties of mixed fractional Brownian motion (fBm) and related models, based on the filtering theory of Gaussian processes. The results shed light on the semimartingale structure andproperties lead to a number of useful absolute continuity relations. We establish equivalence of the measures, induced by the mixed fBm with stochastic drifts, and derive the corresponding expression for the Radon-Nikodym derivative. For theHurst index H > 3=4 we obtain a representation of the mixed fBm as a diffusion type process in its own filtration and derive a formula for the Radon-Nikodym derivative with respect to the Wiener measure. For H < 1=4, we prove equivalenceto the fractional component and obtain a formula for the corresponding derivative. An area of potential applications is statistical analysis of models, driven by mixed fractional noises. As an example we consider only the basic linear regression setting and show how the MLE can be defined and studied in the large sample asymptotic regime.