Ce travail se situe dans le domaine de l'optimisation combinatoire. Nous étudions plus particulièrement des caractérisations d'objets pour lesquels des problèmes, qui dans le cas général sont NP-complets, deviennent polynomiaux. Nous traitons d'abord le problème de la faisabilité d'un multiflot, qui possède des applications trés importantes en recherche opérationnelle. C'est à dire, étant donnée la spécification du problème, avec le réseau, les capacités et les demandes, on veut démontrer l'existence ou la non-existence d'une solution. Une façon d'aborder ce problème est de donner des conditions nécessaires et suffisantes pour l'existence d'un multiflot, comme celle connue par condition de coupe. Nous présentons la condition (CC, K_5, F_7), qui généralise la condition de coupe et "raffine" une autre condition existante, la (CC3). La structure du problème de multiflot nous permet aussi de regarder un problème étroitement associé, celui du "packing" de métriques. Nous traitons le cas des packing entiers et demi-entiers, quand la famille de métriques comprend les métriques CC3 et les métriques K_5 et F_7. Nous caractérisons la classe de graphes, et plus généralement de matroïdes, ou l'on peut trouver des packings entiers et demi-entiers, sous quelques hypothèses additionnelles. Puis nous nous intéressons aux propriétés générales des graphes h- et t-parfaits, et au problème de coloration associé. Les résultats que nous présentons donnent des bornes pour leur nombres chromatiques, et des classes qui satisfont une conjecture de Shepherd. Enfin nous présentons la hiérarchie des graphes étudiés, qui est obtenu grâce à des outils comme les graphes faiblement bipartis, les clutters binaires et les matrices à composantes 0,1. Nous clôturons ce mémoire en précisant quelques directions de recherche qui pourront donner suite à ce travail, aussi bien sur le sujet de la faisabilité des problèmes de multiflot, que sur la coloration des graphes h- et t-parfaits.

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L'objectif de cette thèse est de réussir à utiliser des décompositions de graphes afin de résoudre des problèmes algorithmiques sur les graphes. Notre objet d'étude principal est la classe des graphes de Berge apprivoisés. Les graphes de Berge sont les graphes ne possédant ni cycle de longueur impaire supérieur à 4 ni complémentaire de cycle de longueur impaire supérieure à 4. Dans les années 60, Claude Berge a conjecturé que les graphes de Berge étaient des graphes parfaits. C'est-à-dire que la taille de la plus grande clique est exactement le nombre minimum de couleurs nécessaire à une coloration propre et ce pour tout sous-graphe. En 2002, Chudnovsky, Robertson, Seymour et Thomas ont démontré cette conjecture en utilisant un théorème de structure: les graphes de Berge sont basiques ou admettent une décomposition. Ce résultat est très utile pour faire des preuves par induction. Cependant, une des décompositions du théorème, la skew-partition équilibrée, est très difficile à utiliser algorithmiquement. Nous nous focalisons donc sur les graphes de Berge apprivoisés, c'est-à-dire les graphes de Berge sans skew-partition équilibrée. Pour pouvoir faire des inductions, nous devons adapter le théorème destructure de Chudnovsky et al à notre classe. Nous prouvons un résultat plus fort: les graphes de Berge apprivoisés sont basiques ou admettent une décomposition telle qu'un côté de la décomposition soit toujours basique. Nous avons de plus un algorithme calculant cette décomposition. Nous utilisons ensuite notre théorème pour montrer que les graphes de Berge apprivoisés admettent la propriété du grand biparti, de la clique-stable séparation et qu'il existe un algorithme polynomial permettant de calculer le stable maximum. / The goal of this these is to use graph's decompositions to solve algorithmic problems on graphs. We will study the class of Berge tame graphs. A Berge graph is a graph without cycle of odd length at least 4 nor complement of cycle of odd length at least 4.In the 60's, Claude Berge conjectured that Berge graphs are perfect graphs. The size of the biggest clique is exactly the number of colors required to color the graph. In 2002, Chudnovsky, Robertson, Seymour et Thomas proved this conjecture using a theorem of decomposition: Berge graphs are either basic or have a decomposition. This is a useful result to do proof by induction. Unfortunately, one of the decomposition, the skew-partition, is really hard to use. We arefocusing here on Berge tame graphs, i.e~Berge graph without balanced skew-partition. To be able to do induction, we must first adapt the Chudnovsky et al's theorem of structure to our class. We prove a stronger result: Berge tame graphs are basic or have a decomposition such that one side is always basic. We also have an algorithm to compute this decomposition. We then use our theorem to prouve that Berge tame graphs have the big-bipartite property, the clique-stable set separation property and there exists a polytime algorithm to compute the maximum stable set.

Dans cette thèse, nous étudions la mauvaise réduction de variétés de Shimura. Plus précisément, nous construisons un modèle local des schémas de Hilbert-Siegel de niveau Г₁(p) sur Spec Zq lorsque p est non-ramifié dans le corps totalement réel, où q est le cardinal résiduel au-dessus de p. Notre outil principal est une variante sur le petit topos de Zariski du complexe de Lie anneau-équivariant Aℓv_G défini par Illusie dans sa thèse, où A est un anneau commutatif et G est un schéma en A-modules.Nous montrons aussi une compatibilité entre le complexe de Lie de G équivariant par l’anneau A, et celui équivariant par le monoïde multiplicatif sous-jacent de A.Ce complexe nous permet de calculer le complexe de Lie Fq-équivariant d’un schéma en groupes de Raynaud, donc de relier le modèle entier et le modèle local. / In this thesis, we study the bad reduction of Shimura varieties. More precisely, we construct a local model of Hilbert-Siegel moduli schemes in level Г₁(p) over Spec Zq when p is unramified in the totally real field, where q is the residue cardinality over p. Our main tool is a variant over the small Zariski topos of the ring-equivariant Lie complex Aℓv_G defined by Illusie in his thesis, where A is a commutative ringand G is a scheme of A-modules. We also prove a compatibility result between thering-equivariant Lie complex and the Lie complex equivariant by the multiplicative monoid underlying this ring. With this complex, we calculate the Fq-equivariant Lie complex of a Raynaud group scheme, then relate the integral model and the local model.

Cette thèse est composée de deux parties : l’une traite des propriétés combinatoires de mots infinis et l’autre des problèmes de colorations des graphes.La première partie du manuscrit concerne les structures régulières dans les mots apériodiques infinis, à savoir les sous-séquences arithmétiques et les premiers retours complets.Nous étudions la fonction qui donne la longueur maximale d’une sous-séquence arithmétique monochromatique (une progression arithmétique) en fonction de la différence commune d pour une famille de mots morphiques uniformes, qui inclut le mot de Thue-Morse. Nous obtenons la limite supérieure explicite du taux de croissance de la fonction et des emplacements des progressions arithmétiques de longueurs maximales et de différences d. Pour étudier des sous-séquences arithmétiques périodiques dans des mots infinis, nous définissons la notion d'indice arithmétique et obtenons des bornes supérieures et inférieures sur le taux de croissance de la fonction donnant l’indice arithmétique dans la même famille de mots.Dans la même veine, une autre question concerne l’étude de deux nouvelles fonctions de complexité de mots infinis basées sur les notions de mots ouverts et fermés. Nous dérivons des formules explicites pour les fonctions de complexité ouverte et fermée pour un mot d'Arnoux-Rauzy sur un alphabet de cardinalité finie.La seconde partie de la thèse traite des colorations parfaites (des partitions équitables) de graphes infinis de degré borné. Nous étudions les graphes de Caley de groupes additifs infinis avec un ensemble de générateurs fixé. Nous considérons le cas où l'ensemble des générateurs est composé d'entiers de l'intervalle [-n, n], et le cas où les générateurs sont des entiers impairs de [-2n-1, 2n+1], où n est un entier positif. Pour les deux familles de graphes, nous obtenons une caractérisation complète des colorations parfaites à deux couleurs / The content of the thesis is comprised of two parts: one deals with combinatorial properties of infinite words and the other with graph coloring problems.The first main part of the manuscript concerns regular structures in infinite aperiodic words, such as arithmetic subsequences and complete first returns.We study the function that outputs the maximal length of a monochromatic arithmetic subsequence (an arithmetic progression) as a function of the common difference d for a family of uniform morphic words, which includes the Thue-Morse word. We obtain the explicit upper bound on the rate of growth of the function and locations of arithmetic progressions of maximal lengths and difference d. To study periodic arithmetic subsequences in infinite words we define the notion of an arithmetic index and obtain upper and lower bounds on the rate of growth of the function of arithmetic index in the same family of words.Another topic in this direction involves the study of two new complexity functions of infinite words based on the notions of open and closed words. We derive explicit formulae for the open and closed complexity functions for an Arnoux-Rauzy word over an alphabet of finite cardinality.The second main part of the thesis deals with perfect colorings (a.k.a. equitable partitions) of infinite graphs of bounded degree. We study Caley graphs of infinite additive groups with a prescribed set of generators. We consider the case when the set of generators is composed of integers from the interval [-n,n], and the case when the generators are odd integers from [-2n-1,2n+1], where n is a positive integer. For both families of graphs, we obtain a complete characterization of perfect 2-colorings

Dans cette thèse, nous nous intéressons à trois problèmes issus de l'informatique théorique, à savoir le placement de formes rectangulaires dans un conteneur (OPP), la coloration dite "forte" d'arêtes des graphes et les codes identifiants dans les graphes. L'OPP consiste à décider si un ensemble d'items rectangulaires peut être placé sans chevauchement dans un conteneur rectangulaire et sans dépassement des bords de celui-ci. Une contrainte supplémentaire est prise en compte, à savoir l'interdiction de rotation des items. Le problème est NP-difficile même dans le cas où le conteneur et les formes sont des carrés. Nous présentons un algorithme de résolution efficace basé sur une caractérisation du problème par des graphes d'intervalles, proposée par Fekete et Schepers. L'algorithme est exact et utilise les MPQ-arbres - structures de données qui encodent ces graphes de manière compacte tout en capturant leurs propriétés remarquables. Nous montrons les résultats expérimentaux de notre approche en les comparant aux performances d'autres algorithmes existants. L'étude de la coloration forte d'arêtes et des codes identifiants porte sur les aspects structurels et de calculabilité de ces deux problèmes. Dans le cas de la coloration forte d'arêtes nous nous intéressons plus particulièrement aux familles des graphes planaires et des graphes subcubiques. Nous montrons des bornes optimales pour l'indice chromatique fort des graphes subcubiques en fonction du degré moyen maximum et montrons que tout graphe planaire subcubique sans cycles induits de longueur 4 et 5 est coloriable avec neuf couleurs. Enfin nous confirmons la difficulté du problème de décision associé, en prouvant qu'il est NP-complet dans des sous-classes restreintes des graphes planaires subcubiques. La troisième partie de la thèse est consacrée aux codes identifiants. Nous proposons une caractérisation des graphes identifiables dont la cardinalité du code identifiant minimum est n − 1, où n est l'ordre du graphe. Nous étudions la classe des graphes adjoints et nous prouvons des bornes inférieures et supérieures serrées pour la cardinalité du code identifiant minimum dans cette classe. Finalement, nous montrons qu'il existe un algorithme linéaire de calcul de ce paramètre dans la classe des graphes adjoints L(G) où G a une largeur arborescente bornée par une constante. En revanche nous nous apercevons que le problème est NP-complet dans des sous-classes très restreintes des graphes parfaits.

Le calcul du nombre chromatique et la détermination d'une colo- ration optimale des sommets d'un graphe sont des problèmes NP- difficiles en général. Ils peuvent cependant être résolus en temps po- lynomial dans les graphes parfaits. Par ailleurs, la perfection d'un graphe peut être décidée efficacement. Les graphes parfaits sont caractérisés par la structure de leur poly- tope des stables : les facettes non-triviales sont définies exclusivement par des inégalités de cliques. Réciproquement, une structure similaire des facettes du polytope des stables détermine-t-elle des propriétés combinatoires et algorithmiques intéressantes? Un graphe est h-parfait si les facettes non-triviales de son polytope des stables sont définies par des inégalités de cliques et de circuits impairs. On ne connaît que peu de résultats analogues au cas des graphes parfaits pour la h-perfection, et on ne sait pas si les problèmes sont NP-difficiles. Par exemple, les complexités algorithmiques de la re- connaissance des graphes h-parfaits et du calcul de leur nombre chro- matique sont toujours ouvertes. Par ailleurs, on ne dispose pas de borne sur la différence entre le nombre chromatique et la taille maxi- mum d'une clique d'un graphe h-parfait. Dans cette thèse, nous montrons tout d'abord que les opérations de t-mineurs conservent la h-perfection (ce qui fournit une extension non triviale d'un résultat de Gerards et Shepherd pour la t-perfection). De plus, nous prouvons qu'elles préservent la propriété de décompo- sition entière du polytope des stables. Nous utilisons ce résultat pour répondre négativement à une question de Shepherd sur les graphes h-parfaits 3-colorables. L'étude des graphes minimalement h-imparfaits (relativement aux t-mineurs) est liée à la recherche d'une caractérisation co-NP com- binatoire de la h-perfection. Nous faisons l'inventaire des exemples connus de tels graphes, donnons une description de leur polytope des stables et énonçons plusieurs conjectures à leur propos. D'autre part, nous montrons que le nombre chromatique (pondéré) de certains graphes h-parfaits peut être obtenu efficacement en ar- rondissant sa relaxation fractionnaire à l'entier supérieur. Ce résultat implique notamment un nouveau cas d'une conjecture de Goldberg et Seymour sur la coloration d'arêtes. Enfin, nous présentons un nouveau paramètre de graphe associé aux facettes du polytope des couplages et l'utilisons pour donner un algorithme simple et efficace de reconnaissance des graphes h- parfaits dans la classe des graphes adjoints. / Computing the chromatic number and finding an optimal coloring of a perfect graph can be done efficiently, whereas it is an NP-hard problem in general. Furthermore, testing perfection can be carried- out in polynomial-time. Perfect graphs are characterized by a minimal structure of their sta- ble set polytope: the non-trivial facets are defined by clique-inequalities only. Conversely, does a similar facet-structure for the stable set polytope imply nice combinatorial and algorithmic properties of the graph ? A graph is h-perfect if its stable set polytope is completely de- scribed by non-negativity, clique and odd-circuit inequalities. Statements analogous to the results on perfection are far from being understood for h-perfection, and negative results are missing. For ex- ample, testing h-perfection and determining the chromatic number of an h-perfect graph are unsolved. Besides, no upper bound is known on the gap between the chromatic and clique numbers of an h-perfect graph. Our first main result states that the operations of t-minors keep h- perfection (this is a non-trivial extension of a result of Gerards and Shepherd on t-perfect graphs). We show that it also keeps the Integer Decomposition Property of the stable set polytope, and use this to answer a question of Shepherd on 3-colorable h-perfect graphs in the negative. The study of minimally h-imperfect graphs with respect to t-minors may yield a combinatorial co-NP characterization of h-perfection. We review the currently known examples of such graphs, study their stable set polytope and state several conjectures on their structure. On the other hand, we show that the (weighted) chromatic number of certain h-perfect graphs can be obtained efficiently by rounding-up its fractional relaxation. This is related to conjectures of Goldberg and Seymour on edge-colorings. Finally, we introduce a new parameter on the complexity of the matching polytope and use it to give an efficient and elementary al- gorithm for testing h-perfection in line-graphs.

Dans cette thèse, nous nous intéressons à trois problèmes issus de l'informatique théorique, à savoir le placement de formes rectangulaires dans un conteneur (OPP), la coloration dite "forte" d'arêtes des graphes et les codes identifiants dans les graphes. L'OPP consiste à décider si un ensemble d'items rectangulaires peut être placé sans chevauchement dans un conteneur rectangulaire et sans dépassement des bords de celui-ci. Une contrainte supplémentaire est prise en compte, à savoir l'interdiction de rotation des items. Le problème est NP-difficile même dans le cas où le conteneur et les formes sont des carrés. Nous présentons un algorithme de résolution efficace basé sur une caractérisation du problème par des graphes d'intervalles, proposée par Fekete et Schepers. L'algorithme est exact et utilise les MPQ-arbres - structures de données qui encodent ces graphes de manière compacte tout en capturant leurs propriétés remarquables. Nous montrons les résultats expérimentaux de notre approche en les comparant aux performances d'autres algorithmes existants. L'étude de la coloration forte d'arêtes et des codes identifiants porte sur les aspects structurels et de calculabilité de ces deux problèmes. Dans le cas de la coloration forte d'arêtes nous nous intéressons plus particulièrement aux familles des graphes planaires et des graphes subcubiques. Nous montrons des bornes optimales pour l'indice chromatique fort des graphes subcubiques en fonction du degré moyen maximum et montrons que tout graphe planaire subcubique sans cycles induits de longueur 4 et 5 est coloriable avec neuf couleurs. Enfin nous confirmons la difficulté du problème de décision associé, en prouvant qu'il est NP-complet dans des sous-classes restreintes des graphes planaires subcubiques.La troisième partie de la thèse est consacrée aux codes identifiants. Nous proposons une caractérisation des graphes identifiables dont la cardinalité du code identifiant minimum ID est n-1, où n est l'ordre du graphe. Nous étudions la classe des graphes adjoints et nous prouvons des bornes inférieures et supérieures serrées pour le paramètre ID dans cette classe. Finalement, nous montrons qu'il existe un algorithme linéaire de calcul de ID dans la classe des graphes adjoints L(G) où G a une largeur arborescente bornée par une constante. En revanche nous nous apercevons que le problème est NP-complet dans des sous-classes très restreintes des graphes parfaits. / In this thesis we study three theoretical computer science problems, namely the orthogonal packing problem (OPP for short), strong edge-colouring and identifying codes.OPP consists in testing whether a set of rectangular items can be packed in a rectangular container without overlapping and without exceeding the borders of this container. An additional constraint is that the rotation of the items is not allowed. The problem is NP-hard even when the problem is reduced to packing squares in a square. We propose an exact algorithm for solving OPP efficiently using the characterization of the problem by interval graphs proposed by Fekete and Schepers. For this purpose we use some compact representation of interval graphs - MPQ-trees. We show experimental results of our approach by comparing them to the results of other algorithms known in the literature. we observe promising gains.The study of strong edge-colouring and identifying codes is focused on the structural and computational aspects of these combinatorial problems. In the case of strong edge-colouring we are interested in the families of planar graphs and subcubic graphs. We show optimal upper bounds for the strong chromatic index of subcubic graphs as a function of the maximum average degree. We also show that every planar subcubic graph without induced cycles of length 4 and 5 can be strong edge-coloured with at most nine colours. Finally, we confirm the difficulty of the problem by showing that it remains NP-complete even in some restricted classes of planar subcubic graphs.For the subject of identifying codes we propose a characterization of non-trivial graphs having maximum identifying code number ID, that is n-1, where n is the number of vertices. We study the case of line graphs and prove lower and upper bounds for ID parameter in this class. At last we investigate the complexity of the corresponding decision problem and show the existence of a linear algorithm for computing ID of the line graph L(G) where G has the size of the tree-width bounded by a constant. On the other hand, we show that the identifying code problem is NP-complete in various subclasses of planar graphs.