L'objet de ce mémoire est l'étude de processus stochastiques à valeurs dans des variétés lorentziennes. En particulier, on s'intéresse au comportement asymptotique en temps long de ces processus et on souhaite voir en quoi celui-ci reflète la géométrie des variétés sous-jacentes. Nous limitons notre étude à celle de diffusions, c'est-à-dire de processus markoviens continus, à valeurs dans le fibré tangent unitaire de variétés lorentziennes fortement symétriques. L'introduction et l'étude de tels processus ont des motivations purement mathématiques mais aussi physiques. <br /><br />Ce mémoire est composé de deux parties. La première est consacrée à la preuve d'un théorème limite central pour une classe de diffusions minkowskiennes. Elle est motivée par des questions ouvertes de la littérature physique. La seconde partie du manuscrit est consacrée à l'étude détaillée d'une diffusion relativiste à valeurs dans les espaces de Robertson-Walker. En fonction de la courbure et de la vitesse d'expansion de ces espaces, nous déterminons précisément le comportement asymptotique de la diffusion relativiste et montrons que ses trajectoires approchent asymptotiquement des géodésiques de lumière aléatoires. Pour une classe d'espaces de Robertson-Walker, nous explicitons en outre la frontière de Poisson de la diffusion relativiste.

Le travail de cette thèse s'inscrit dans l'étude des fondements mathématiques de la théorie quantique de l'information et de la physique quantique, à travers l'étude de l'ensemble des points fixes (appelé aussi frontière de Poisson) d'opérateurs quantiques et l'étude des trajectoires quantiques en dimension infinie. Nous précisons en premier lieu la frontière de Poisson d'un opérateur quantique, puis nous répondons négativement aux conjectures soulevées par Arias et al. sur la frontière de Poisson d'un opérateur quantique. Dans un second temps, nous identifions la frontière de Poisson non-commutative d'un groupoïde s-discret mesuré permettant ainsi de retrouver un résultat de moyennabilité de l'extension de Poisson du groupoïde. Enfin nous obtenons des résultats de purification asymptotique des trajectoires quantiques à valeurs dans une algèbre fortement compacte.

Cette thèse porte sur une étude<br />analytique et probabiliste des théories de Heckman--Opdam et des<br />immeubles affines de type $\tilde{A}_r$. On étudie aussi la<br />frontière de Poisson des matrices triangulaires inversibles<br />rationnelles.<br /><br />Un de nos principaux résultats est l'obtention de nouvelles<br />estimations des fonctions hypergéométriques de Heckman--Opdam. Nos<br />preuves sont relativement plus simples que dans le cas particulier<br />des espaces symétriques $G/K$. Par exemple pour les estimations de<br />base des fonctions sphériques, obtenues par Harish-Chandra, ou<br />Gangolli et Varadarajan, ainsi que pour les estimations récentes<br />de la fonction sphérique élémentaire $\phi_0$ par Anker, Bougerol<br />et Jeulin.<br /><br />Un des autres principaux résultats est l'estimation du noyau de la<br />chaleur associé à un certain laplacien combinatoire sur un<br />immeuble affine de type $\tilde{A}_r$.