L'objectif de cette thèse est d'étudier les propriétés de variétés toriques particulières. La thèse est divisée en trois parties, les deux premières étant fortement liées. Dans la première partie, nous étudions des variétés algébriques associées aux processus de Markov sur les arbres. A chaque processus de Markov sur un arbre on peut associer une variété algébrique. Motivé par la biologie, nous nous concentrons sur les processus de Markov dé finis par une action de groupe. Nous étudions les conditions pour que la variété obtenue soit torique. Nous donnons un résultat où les variétés obtenues sont normales, ainsi que des exemples où elles ne le sont pas. L'une des principales méthodes que nous utilisons est la généralisation des notions de prises et de réseaux introduites dans [BW07] à des groupes abéliens arbitraires. Dans notre contexte, les réseaux forment un groupe qui agit sur la variété. Par ailleurs, l'espace ambiant de lavariété est la représentation régulière de ce groupe. Le principal problème ouvert que nous essayons de résoudre dans cette partie est une conjecture de Sturmfels et Sullivant [SS05, Conjecture 2] indiquant que le schéma a fine associé au modèle 3-Kimura estdé fini par un idéal engendré en degré 4. Notre meilleur résultat dit que le schéma projectif associé peut être dé fini par un idéal engendré en degré 4. Avec Maria Donten -Bury, nous proposons une méthode pour engendrer l'idéal associé à la variété pour tous les modèles. Nous montrons que notre méthode fonctionne pour de nombreux modèles ainsi que pour les arbres si et seulement si la conjecture de Sturmfels et Sullivant est vraie. Nous présentons quelques applications, par exemple au problème d'identi abilité en biologie. La deuxième partie concerne les variétés algébriques associées aux graphes trivalents pour le modèle de Jukes-Cantor binaire. Il s'agit d'un travail en commun avec Weronika Buczyńska, Jarosław Buczyński et Kaie Kubjas. La variété associée á un graphe peut être représentéevpar un semi-groupe gradué. Nous étudions les liens entre les propriétés du graphe et le semigroupe. Le théorème principal borne le degré en lequel le semi-groupe est engendré par le premier nombre de Betti du graphe, plus un. Dans la dernière partie, nous étudions la structure de la catégorie dérivée des faisceaux cohérents des variétés toriques lisses. Dans un travail commun avec Michał Lasoń [LM11], nous construisons une collection fortement exceptionnelle complète de fi brés en droites pour une grande classe de variétés toriques complètes lisses dont le nombre de Picard est égal á trois. De nombreuses questions concernant le type de collections auxquelles on peut s'attendre sur les variétés toriques de certains types sont encore ouvertes. A ce titre, nous prouvons que Pn éclaté en deux points ne possède pas de collection fortement exceptionnelle complète de fibrés en droites pour n assez grand. Ceci fournit une collection infi nie de contre-exemples à la conjecture de King. Le premier contre-exemple est dû à Hille et Perling [HP06]. Récemment, des contre-exemples ont également été trouvés par E mov [E ] dans le cadre des variétés de Fano. Nous allons travailler sur le corps des nombres complexes C. Toutes les variétés considérées sont des variétés algébriques dans le sens de [Har77]. / The aim of this thesis is to investigate the properties of special toric varieties. The thesis is divided into three parts. The first two of them are strongly related to each other.In the fi rst, main part we study algebraic varieties associated to Markov processes on trees. To each Markov process on a tree one can associate an algebraic variety. Motivated by biology, we focus on Markov processes de fined by a group action. We investigate underwhich conditions the obtained variety is toric. We provide conditions ensuring that the obtained varieties are normal, as well as give examples when they are not. One of the main tools we use is the generalization of the notions of sockets and networks introduced in [BW07] to arbitrary abelian groups. In our setting the networks form a group, that acts on the variety. Moreover the ambient space of the variety is the regular representation of this group. The main open problem that we address in this part is a conjecture of Sturmfels and Sullivant [SS05, Conjecture 2] stating that the afi ne scheme associated to the 3-Kimura model is de fined by an ideal generated in degree 4. Our strongest result states that the associated projective scheme can be generated in degree 4. Together with Maria Donten -Bury we also propose a method for generating the ideal defi ning the variety for any model. We prove that our method works for many models and trees if and only if the conjecture of Sturmfels and Sullivant holds. We present some applications, for example to theidenti ability problem in biology. The second part concerns algebraic varieties associated to trivalent graphs for the binary Jukes-Cantor model. It is a joint work with Weronika Buczyńska, Jarosław Buczyński and Kaie Kubjas. In case of the graph, the associated variety can be represented by a graded semigroup. We investigate the connections between properties of the graph and the semigroup. The main theorem bounds the degree in which the semigroup is generated by the first Betti number of the graph plus one. Due to connections with the first part much of the terminology that we use is either a specialization or generalization of previous de finitions. From the one hand, as we are working with graphs with possible loops the notions of leaves, nodes and valency are more subtile than for trees. From the other hand, as we are dealing only with the binary Jukes-Cantor model, sockets and networks have got a very special form. In the last part we study the structure of the derived category of coherent sheaves for smooth toric varieties. As a result of a joint work with Michał Lasoń [LM11] we construct a full, strongly exceptional collection of line bundles for a large class of smooth, complete toric varieties with Picard number three. Many questions concerning what kind of collections should be expected on toric varieties of certain types are still open. As a contribution we prove that Pn blown up in two points does not have a full, strongly exceptional collection of line bundles for n large enough. This provides an in finite collection of counterexamples to King's conjecture. The first such counterexample is due to Hille andPerling [HP06]. Recently also counterexamples in the Fano case were found by E mov [E ].

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Les catégories linéaires ont naturellement plusieurs notions d'identification : l'isomorphie, l'équivalence de catégories et l'équivalence de Morita. On construit les champs classifiant les catégories pour ces trois structures ($\ukcatiso$, $\ukcateq$, $\ukcatmor$) ainsi que le champ classifiant les catégories abéliennes ($\ukab$), l'originalité étant que les trois derniers champs sont des champs supérieurs.<br /><br />Le résultat principal de la thèse est que, sous des conditions de finitude des objets classifiés, ces champs sont géométriques au sens de C.~Simpson. En particulier, on trouve que les complexes tangents de ces champs en une catégorie $C$, i.e. les objets classifiant les déformations au premier ordre de $C$, sont donnés par des tronqués du complexe de cohomologie de Hochschild de $C$.<br /><br />En plus, il existe une suite naturelle de morphismes surjectifs de champs :<br />$$\ukcatiso \tto \ukcateq \tto \ukcatmor \tto \ukab$$<br />dont on montre que celui du milieu est étale, et celui de droite une équivalence.

Le but de cette thèse est de mettre en évidence une nouvelle notion de jeux qu'on appellera jeux d'équipe, en extrayant l'essence de la notion de jeux conçue par Hyland et Ong. Un jeu d'équipe génèralise les notions usuelles de positions, coups, parties et stratégies en leur donnant une interprétation géométrique. Parmi les positions on distinguera les positions perdantes des positions gagnantes alors que parmi les stratégies on distinguera les stratégies gagnantes et les stratégies déterministes. La composition, qui permet à deux joueurs de combiner leurs stratégies respectives pour se partager un but en deux objectifs complémentaires, constitue l'attrait principal d'un jeu d'équipe. Notre composition de stratégies a un élément neutre et vérifie la condition habituelle d'associativité. De plus les propriétés du type gagnant ou déterministe sont préservées à travers cette composition. Pour rendre ce travail cohérent je me devais de donner un jeu d'équipe pour les jeux HO totaux, dans lequel les objets sont les parties dans une arène donnée.

Dans cette thèse, nous construisons une famille concrète d'inclusions de facteurs de type II_1 d'indice (n+ sqrt(n))^2 , pour n entier supérieur ou égal à 1, et nous étudions leurs facteurs intermédiaires, notamment leurs indices et leurs graphes principaux. Nous faisons agir des C*-algèbres de Hopf faibles sur le facteur hyperfini de type II_1 et utilisons ensuite la correspondance de Galois entre les facteurs intermédiaires et les coïdalgèbres. Dans un premier temps, nous décrivons donc une famille de C*-algèbres de Hopf faibles. Elles sont obtenues en appliquant aux catégories de Tambara-Yamagami le théorème de reconstruction pour les catégories de fusion. Nous en donnons ensuite deux familles de coïdalgèbres et montrons qu'elles forment un treillis. Nous sommes donc en mesure de construire les inclusions de facteurs et d'en donner des facteurs intermédiaires. Dans un second temps, nous montrons le lien entre les coïdalgèbres et les catégories de module et nous décrivons un certain type de catégories de module sur les catégories de Tambara-Yamagami. Cette classification étant complète pour une sous-famille des catégories de Tambara-Yamagami, elle nous permet dans ce cas de décrire de manière exhaustive les graphes principaux des facteurs intermédiaires.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

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Dans cette thèse nous développons une théorie de catégories faiblement enrichies . Par 'faiblement' on comprendra ici une catégorie dont la composition de morphismes est associative à homotopie près; à l'inverse d'une catégorie enrichie classique où la composition est strictement associative. Il s'agit donc de notions qui apparaissent dans un contexte homotopique. Nous donnons une notion de catégorie enrichie de Segal et une notion de catégorie enrichie co-Segal; chacune de ces notions donnant lieu à une structure de catégorie supérieure. L'une des motivations de ce travail était de fournir une théorie de catégories linéaires supérieures, connues pour leur importance dans des différents domaines des mathématiques, notamment dans les géométries algébriques commutative et non-commutative. La première partie de la thèse est consacrée à la notion de catégorie enrichie de Segal. Nous définissons une telle catégorie enrichie comme morphisme (colax) de 2-catégories satisfaisant certaines conditions dites conditions de Segal . Le fil rouge de notre démarche est la définition de monoïde à homotopie près donnée par Leinster. Les monoïdes de Leinster correspondent précisément aux catégories enrichies de Segal avec un seul objet; ici on suit la coutume en théorie des catégories qui consiste à identifier un monoïde avec l'espace des endomorphismes d'un objet. Notre contribution ici est donc une généralisation des travaux de Leinster. Nous montrons comment notre formalisme couvre le cas des catégories de Segal classique, les monoïdes de Leinster et surtout apporte une définition de DG-catégorie de Segal. Les catégories enrichies 'classiques' sont des catégorie enrichies sur une catégorie monoïdale. L'École australienne a étudié la notion plus générale de catégorie enrichie lorsqu'on remplace 'monoïdale' par '2-catégorie'. Notre formalisme généralise de manière naturelle le cas australien en ajoutant de l'homotopie dans la 2-catégorie sur laquelle on enrichit. Les principaux résultats de la thèse sont dans la deuxième partie qui porte sur les catégories enrichies co-Segal. Nous avons introduit ces nouvelles structures lorsqu'on s'est aperçu que les catégories enrichies de Segal ne sont pas faciles à manipuler pour faire une théorie de l'homotopie. En effet il semble devoir imposer une condition supplémentaire qui est trop restrictive dans beaucoup de cas. Ces nouvelles catégories s'obtiennent en 'renversant' la situation du cas Segal, d'où le préfixe 'co' dans 'co-Segal'. Nous définissons une catégorie co-Segal comme morphisme (lax) de 2-catégories satisfaisant des conditions co-Segal . Ces structures se révèlent plus souples à manipuler et notamment pour faire de l'homotopie. Notre résultat principal est l'existence d'une structure de modèles au sens de Quillen sur la catégorie des précatégories co-Segal; avec comme particularité que les objets fibrants sont des catégories co-Segal. Cette structure de modèle s'obtient comme localisation de Bousfield et repose sur des méthodes initialement développées par Jardine et Joyal.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Cette thèse porte sur l'étude des données $mathbb{Z}$-modulaires et leur catégorification, et particulièrement sur des données $mathbb{Z}$-modulaires reliées aux groupes de réflexions complexes, ainsi que sur la notion de caractère cellulaire pour ces derniers. Dans sa classification des caractères des groupes finis de type de Lie, Lusztig décrit une transformée de Fourier non abélienne et définit des données $mathbb{N}$-modulaires pour chaque famille de caractères unipotents. Dans des tentatives de généralisation aux Spetses, Broué, Malle et Michel introduisent des données $mathbb{Z}$-modulaires. On commence par donner une explication catégorique de certaines de ces données via la catégorie des représentations du double de Drinfeld d'un groupe fini, que l'on munit d'une structure pivotale non sphérique. Une étude approfondie de la notion de catégorie de fusion pivotale et légèrement dégénérée montre que l'on peut ainsi produire des données $mathbb{Z}$-modulaires. Afin de construire des exemples de telles catégories, on considère des extensions des catégories de fusion associées à $qgrroot{mathfrak{g}}$, où $mathfrak{g}$ est une algèbre de Lie simple, et $xi$ une racine de l'unité. Ces dernières sont construites comme des semi-simplifications de la catégorie des modules basculants de l'algèbre $qdblroot{mathfrak{g}}$, qui est une extension centrale de $qgrroot{mathfrak{g}}$. Dans le cas où $mathfrak{g}=mathfrak{sl}_{n+1}$, on relie cette catégorie à une des données $mathbb{Z}$-modulaires associée au groupe de réflexions complexes $Gleft(d,1,frac{n(n+1)}{2}right)$. Les groupes de réflexions exceptionnels sont également étudiés, et les catégorifications des données $mathbb{Z}$-modulaires associées font apparaître diverses catégories : des catégories de représentations de doubles de Drinfeld tordus ainsi que des sous-catégories des catégories de fusion des modules basculants en $qdblroot{mathfrak{g}}$ en type $A$ et $B$. / This work is a contribution to the categorification of $mathbb{Z}$-modular data and deals mainly with $mathbb{Z}$-modular data arising from complex reflection groups, as well as cellular characters for these groups. In his classification of representations of finite groups of Lie type, Lusztig defines a nonabelian Fourier transform, and associate a $mathbb{N}$-modular datum to each family of unipotent characters. In a generalization of Lusztig's theory to Spetses, Broué, Malle and Michel construct $mathbb{Z}$-modular data associated to some complex reflection groups. We first give a categorical explanation of some of these $mathbb{Z}$-modular data in terms of representation of the Drinfeld double of a finite group. We had to endow the category of representations with a non-spherical structure. The study of slightly degenerate categories shows that they naturally give rise to $mathbb{Z}$-modular data. In order to construct some examples, we consider an extension of the fusion categories associated to $qgrroot{mathfrak{g}}$, where $mathfrak{g}$ is a simple Lie algebra and $xi$ a root of unity. These categories are constructed as semisimplification of the category of tilting modules of $qdblroot{mathfrak{g}}$, which is a central extension of $qgrroot{mathfrak{g}}$. If $mathfrak{s}=mathfrak{sl}_{n+1}$, we show that this category is related to some $mathbb{Z}$-modular data associated to the complex reflection group $Gleft(d,1,frac{n(n+1)}{2}right)$. Exceptional complex reflection groups are also considered and many different categories appear in the categorification of the associated $mathbb{Z}$-modular data : modules categories over twisted Drinfeld doubles as well as some subcategories of fusion categories of tilting modules over $qdblroot{mathfrak{g}}$ in type $A$ and $B$.