Le télescopage créatif est un principe algorithmique développé depuis les années 1990 en combinatoire et en calcul formel, notamment depuis les travaux de Doron Zeilberger, pour calculer avec des sommes et intégrales paramétrées, que ce soit pour trouver des formes explicites ou pour justifier des identités intégrales ou sommatoires. Le procédé est particulièrement adapté à une grande famille de fonctions et suites données par des équations linéaires différentielles et de récurrences, que ce soient des fonctions spéciales de l'analyse, des suites de la combinatoire, ou des familles de polynômes orthogonaux. Dans ce mémoire, je retrace l'évolution des algorithmes et de mes contributions pour adapter le procédé à des classes de fonctions de plus en plus générales, du cadre initial des suites hypergéométriques, données par des récurrences d'ordre 1, aux cas de fonctions données par des équations d'ordre supérieur, ceci jusqu'aux fonctions données par des idéaux non zéro-dimensionnels. La difficulté d'obtenir des implantations rapides dans tous ces cas repose sur le calcul d'un certificat justifiant l'application du télescopage créatif, ce certificat étant par nature de grande taille. Ceci m'a motivé dans l'étude de la complexité du procédé. Plusieurs pistes d'amélioration ont été explorées, d'abord en essayant de maintenir compact ce certificat, puis en obtenant des algorithmes validés sans passer par son calcul. Comme souvent, l'estimation des tailles arithmétiques des objets intervenant dans le telescopage créatif a à la fois guidé le développement de nouveaux algorithmes plus efficaces et permis leur estimation théorique de complexité. Pour finir, j'indique brièvement la direction qu'a prise mes travaux récents sur le sujet, vers la preuve formelle, et qui font ressortir des pistes pour une meilleure justification de l'application du télescopage créatif.

Cette thèse montre comment le calcul formel permet la manipulation d'une grande classe de suites et fonctions solutions d'opérateurs linéaires, la classe des fonctions holonomes. Celle-ci contient de nombreuses fonctions spéciales, en une ou plusieurs variables, et de nom- breuses suites de la combinatoire. Un cadre théorique est tout d'abord introduit pour algorith- miser les propriétés de clôture de la classe holonome, pour y permettre un test à zéro et pour unifier les calculs différentiels sur les fonctions et les calculs de récurrences sur les suites. Ces méthodes s'appuient sur des calculs par une extension de la théorie des bases de Gröbner dans un cadre de polynômes non commutatifs, les polynômes de Ore. Deux types d'algorithmes de sommation et d'intégration symboliques définies et indéfinies sont ensuite développés, dont la justification théorique fait appel à la théorie des D-modules holonomes. Les premiers ont recours à une élimination polynomiale non commutative par bases de Gröbner ; les seconds à des algo- rithmes de résolution de systèmes fonctionnels linéaires en leurs solutions fractions rationnelles. Bien plus que la recherche de formes closes, l'objectif est de pouvoir continuer à calculer avec la représentation implicite des objets holonomes même en l'absence de formes explicites. Ce type de calculs permet en particulier la preuve automatique d'identités sommatoires et intégrales. Une implantation de ces algorithmes dans le système de calcul formel Maple a permis de donner la première preuve automatique d'identités jusqu'à présent inaccessibles par le calcul formel.