Nous pre´sentons une condition sur les groupes de Garside que nous appelons la structure de Dehornoy. Une ite´ration d’une telle structure conduit a` une ordre a` gauche sur le groupe. Nous montrons des conditions pour qu’un groupe de Garside admet une structure de Dehornoy, et nous appliquons ce crite`re pour prouver que les groupes d’Artin de type A et I2(m), m ≥ 4, ont des structures de Dehornoy. Nous montrons que les ordres a` gauche sur les groupes d’Artin de type A obtenus a` partir de leurs structures de Dehornoy sont les ordres de Dehornoy. Dans le cas des groupes d’Artin du type I2(m), m ≥ 4, nous montrons que les ordres a` gauche de´rive´es de leurs structures de Dehornoy co¨ıncident avec les ordres obtenus a` partir des plongements de ces groupes dans les groupes de tresses. / We introduce a condition on Garside groups that we call Dehornoy structure. An iteration of such a structure leads to a left order on the group. We show conditions for a Garside group to admit a Dehornoy structure, and we apply these criteria to prove that the Artin groups of type A and I2(m), m ≥ 4, have Dehornoy structures. We show that the left orders on the Artin groups of type A obtained from their Dehornoy structures are the Dehornoy orders. In the case of the Artin groups of type I2(m), m ≥ 4, we show that the left orders derived from their Dehornoy structures coincide with the orders obtained from embeddings of the groups into braid groups.

In his dissertation, F.A. Garside provided a solution to the word and conjugacy problems in the braid group on n-strands, using a particular element that he called the fundamental word. Others have since defined fundamental words in the generalized setting of Artin groups, and even more recently in Garside groups. We consider the problem of finding the number of representations of a power of the fundamental word in these settings. In the process, we find a Pascal-like identity that is satisfied in a certain class of Garside groups.

Cette thèse a pour objet de développer de nouveaux algorithmes pour les groupes de tresses. Un problème important en théorie mathématique des tresses est d'améliorer les algorithmes existants pour résoudre le problème de conjugaison. Nous résolvons complètement ce problème dans le cas du groupe des tresses à quatre brins, en exhibant un algorithme de complexité cubique en terme de la longueur des entrées. La démonstration s'appuie sur deux aspects fondamentaux des groupes de tresses : la structure de groupe de Garside et la structure de groupe de difféotopie. Comme résultat préliminaire, nous développons un algorithme de complexité quadratique capable de classifier les tresses à quatre brins selon leur type de Nielsen-Thurston. Plus généralement, nous étudions ce problème de classification pour un nombre arbitraire de brins. Nous donnons une adaptation des résultats connus de Benardete-Gutiérrez-Nitecki au cadre de la structure de Garside duale. Enfin, à l'aide d'un résultat profond (et non constructif) de Masur-Minsky, nous prouvons l'existence d'un algorithme de complexité polynômiale pour décider le type de Nielsen-Thurston d'une tresse avec un nombre de brins arbitraire.

Nous étudions un certain monoïde défini par une présentation, notée P, qui est un hybride de celles du monoïde de tresses infinies et du monoïde de Thompson. Pour cela, nous utilisons plusieurs approches. On décrit d’abord un système de réécriture convergent pour la présentation P, ce qui fournit en particulier une solution au problème de mots de P et rapproche le monoïde hybride du monoïde de Thompson. Puis, suivant le modèle du monoïde de tresses, on utilise la méthode du retournement de facteur pour analyser la relation de divisibilité à gauche, et montrer en particulier que le monoïde hybride admet la simplification et des ppcm à droite conditionnels. Ensuite, on étudie la combinatoire de Garside de l'hybride: pour chaque entier n, on introduit un élément ∆(n) comme ppcm à droite des (n−1) premiers atomes, et on étudie les diviseurs à gauche des éléments ∆(n), appelés éléments simples. Les principaux résultats sont les dénombrement des diviseurs à gauche de ∆(n) et la détermination effective des formes normales des éléments simples. On termine en construisant des représentations du monoïde hybride dans divers monoïdes, en particulier une représentation dans des matrices à coefficients polynômes de Laurent dont on conjecture qu’elle est fidèle. / We study a certain monoid specified by a presentation, denoted P, that is a hybrid of the classical presentation of the infinite braid monoid and of the presentation of Thompson’s monoid. To this end, we use several approaches. First, we describe a convergent rewrite system for P, which provides in particular a solution to the word problem, and makes the hybrid monoid reminiscent of Thompson’s monoid. Next, on the shape of the braid monoid, we use the factor reversing method to analyze the divisibility relation, and show in particular that the hybrid monoid admits cancellation and conditional right lcms. Then, we study Garside combinatorics of the hybrid: for every integer n, we introduce an element ∆(n) as the right lcm of the first (n−1) atoms, and one investigates the left divisors of the elements ∆(n), called simple elements. The main results are a counting of the left divisors of ∆(n) and a characterization of the normal forms of simple elements. We conclude with the construction of several representations of the hybrid monoid in various monoids, in particular a representation in a monoid of matrices whose entries are Laurent polynomials, which we conjecture could be faithful.

Dans la première partie de cette thèse on étudiera la conjecture de généricité: dans le graphe de Cayley du groupe modulaire d'une surface fermée on regarde une boule centrée à l'identité et on s'intéresse à la proportion de sommets pseudo-Anosov dans cette boule. La conjecture de généricité affirme que cette proportion doit tendre vers 1 quand le rayon de la boule tend vers l'infini. On montre qu'elle est bornée inférieurement par un nombre strictement positif et on montre des résultats similaires pour une grande classe de sous-groupes du groupe modulaire. On présente aussi des résultats analogues pour des groupes d'Artin-Tits de type sphérique, en sachant que dans ce cas, être pseudo-Anosov est analogue à agir loxodromiquement sur un complexe delta-hyperbolique convenable. Dans la deuxième partie on donne des résultats sur les sous-groupes paraboliques des groupes d'Artin-Tits de type sphérique: le standardisateur minimal d'une courbe dans le disque troué est la tresse minimale positive qui la fait devenir ronde. On construit un algorithme pour le calculer d'une façon géométrique. Ensuite, on généralise le problème pour les groupes d'Artin-Tits de type sphérique. On montre aussi que l'intersection de deux sous-groupes paraboliques est un sous-groupe parabolique et que l'ensemble de sous-groupes paraboliques est un treillis par rapport à l'inclusion. Finalement, on définit le complexe simplicial des sous-groupes paraboliques irréductibles, et on le propose comme l'analogue du complexe de courbes. / In the first part of this thesis we study the genericity conjecture: In the Cayley graph of the mapping class group of a closed surface we look at a ball of large radius centered on the identity vertex, and at the proportion of pseudo-Anosov vertices among the vertices in this ball. The genericity conjecture states that this proportion should tend to one as the radius tends to infinity. We prove that it stays bounded away from zero and prove similar results for a large class of subgroups of the mapping class group. We also present analogous results for Artin--Tits groups of spherical type, knowing that in this case being pseudo-Anosov is analogous to being a loxodromically acting element. In the second part we provide results about parabolic subgroups of Artin-Tits groups of spherical type: The minimal standardizer of a curve on a punctured disk is the minimal positive braid that transforms it into a round curve. We give an algorithm to compute it in a geometrical way. Then, we generalize this problem algebraically to parabolic subgroups of Artin--Tits groups of spherical type. We also show that the intersection of two parabolic subgroups is a parabolic subgroup and that the set of parabolic subgroups forms a lattice with respect to inclusion. Finally, we define the simplicial complex of irreducible parabolic subgroups, and we propose it as the analogue of the curve complex for mapping class groups.

Une tresse est une classe d'équivalence de mots de tresse. Diverses formes normales sur les tresses ont été décrites dans la littérature, c'est-à-dire, divers moyens de sélection, pour toute tresse, d'un mot de tresse distingué la représentant. Définie de façon naturelle sur les monoïdes de tresses de Birman-Ko-Lee (ou duaux), la forme normale tournante peut être étendue au groupe de tresses tout entier. Ici, nous donnons des contraintes de nature combinatoire satisfaites par cette nouvelle forme normale. Nous en obtenons ainsi une caractérisation et montrons que l'ensemble des formes normales tournantes des tresses duales constitue un langage régulier.<br /><br />Un résultat de P. Dehornoy (1992) affirme que toute tresse non triviale admet un représentant sigma-défini. Ce résultat est à la base de la construction de l'ordre des tresses. A l'aide de la forme normale tournante et de ses propriétés, nous montrons que toute tresse admet un représentant sigma-défini de longueur quasi-géodésique, ce qui résout une question ouverte depuis une quinzaine d'années. <br /><br />Un résultat de R. Laver montre que les monoïdes de Birman-Ko-Lee munis de l'ordre des tresses sont bien ordonnés mais laisse ouvert la détermination de leurs longueurs.<br />A l'aide de la forme normale tournante, nous obtenons une caractérisation de l'ordre des tresses sur le monoïde de Birman-ko-Lee à n brins à partir de sa restriction sur celui à (n-1) brins. Une conséquence de ce résultat est une nouvelle démonstration du résultat de R. Laver ainsi que la détermination de la longueur des monoïdes de tresses duaux munis de l'ordre des tresses.

Nous définissons des formes normales géodésiques pour les séries générales des groupes de réflexions complexes G(de,e,n). Ceci nécessite l'élaboration d'une technique combinatoire afin de déterminer des décompositions réduites et de calculer la longueur des éléments de G(de,e,n) sur un ensemble générateur donné. En utilisant ces formes normales géodésiques, nous construisons des intervalles dans G(e,e,n) qui permettent d'obtenir des groupes de Garside. Certains de ces groupes correspondent au groupe de tresses complexe B(e,e,n). Pour les autres groupes de Garside, nous étudions certaines de leurs propriétés et nous calculons leurs groupes d'homologie sur Z d'ordre 2. Inspirés par les formes normales géodésiques, nous définissons aussi de nouvelles présentations et de nouvelles bases pour les algèbres de Hecke associées aux groupes de réflexions complexes G(e,e,n) et G(d,1,n) ce qui permet d'obtenir une nouvelle preuve de la conjecture de liberté de BMR (Broué-Malle-Rouquier) pour ces deux cas. Ensuite, nous définissons des algèbres de BMW (Birman-Murakami-Wenzl) et de Brauer pour le type (e,e,n). Ceci nous permet de construire des représentations de Krammer explicites pour des cas particuliers des groupes de tresses complexes B(e,e,n). Nous conjecturons que ces représentations sont fidèles. Enfin, en se basant sur nos calculs heuristiques, nous proposons une conjecture sur la structure de l'algèbre de BMW. / We define geodesic normal forms for the general series of complex reflection groups G(de,e,n). This requires the elaboration of a combinatorial technique in order to determine minimal word representatives and to compute the length of the elements of G(de,e,n) over some generating set. Using these geodesic normal forms, we construct intervals in G(e,e,n) that give rise to Garside groups. Some of these groups correspond to the complex braid group B(e,e,n). For the other Garside groups that appear, we study some of their properties and compute their second integral homology groups. Inspired by the geodesic normal forms, we also define new presentations and new bases for the Hecke algebras associated to the complex reflection groups G(e,e,n) and G(d,1,n) which lead to a new proof of the BMR (Broué-Malle-Rouquier) freeness conjecture for these two cases. Next, we define a BMW (Birman-Murakami-Wenzl) and Brauer algebras for type (e,e,n). This enables us to construct explicit Krammer's representations for some cases of the complex braid groups B(e,e,n). We conjecture that these representations are faithful. Finally, based on our heuristic computations, we propose a conjecture about the structure of the BMW algebra.