Le résultat principal de cette thèse est l'obtention d'une condition nécessaire et suffisante pour l'existence d'une métrique de Kähler-Einstein sur une compactification bi-équivariante lisse et Fano d'un groupe complexe réductif connexe. Ces variétés comprennent les variétés toriques et les compactifications magnifiques de groupes semisimples adjoints.Dans la première partie de ce travail sont développés les outils nécessaires à l'étude de l'existence de métriques de Kähler-Einstein sur ces variétés. Nous calculons en particulier la Hessienne complexe d'une fonction $Ktimes K$-invariante sur la complexification d'un groupe compact $K$. Nous associonségalement, à toute métrique invariante à courbure positive sur un fibré linéarisé ample sur une compactification de groupe, une fonction convexe dont le comportement asymptotique est prescrit. Ceci est utilisé une première fois pour obtenir une formule pour l'invariant alpha d'un fibré en droite ample sur une compactification de groupe Fano. Cette formule est obtenue par le calcul des seuils log canoniques des métriques hermitiennes invariantes à courbure positive, et induit, dans le cas particulier des variétés toriques, un résultat obtenu auparavant, figurant dans l'article par ailleurs inclus en appendice de la thèse.Nous prouvons ensuite le résultat principal en obtenant des estimées $C^0$ le long de la méthode de continuité, en se ramenant à une équation de Monge-Ampèreréelle sur un cône. La condition obtenue est que le barycentre du polytope associé à la compactification de groupe, par rapport à la mesure de Duistermaat-Heckman, doit être dans une zone particulière du polytope. Cette condition peut être vérifiée sur les exemples, donne de nouveaux exemples de variétés deKähler-Einstein Fano, et donne aussi un exemple qui n'admet aucun soliton de Kähler-Ricci. Nous calculons de plus la plus grande borne inférieure de Ricci lorsqu'il n'y a pas de métrique de Kähler-Einstein. / The main result of this work is a necessary and sufficient condition for the existence of a Kähler-Einstein metric on a smooth and Fano bi-equivariant compactification of a complex connected reductive group. Examples of such varieties include wonderful compactifications of adjoint semisimple groups.The tools needed to study the existence of Kähler-Einstein metrics on these varieties are developed in the first part of the work, including a computation of the complex Hessian of a $Ktimes K$-invariant function on the complexification of a compact group $K$. Another step is to associate to any non-negatively curved invariant hermitian metric on an ample linearized line bundle on a group compactification a convex function with prescribed asymptotic behavior. This is used a first time to derive a formula for the alpha invariantof an ample line bundle on a Fano group compactification. This formula is obtained through the computation of the log canonical thresholds of any non-negatively curved invariant hermitian metric, and gives the sameresult, for toric manifolds, as the one we obtained before, in an article that is included in this thesis as an appendix.Then we prove the main result by obtaining $C^0$ estimates along the continuity method, using the tools developed to reduce to a real Monge-Ampère equation on a cone. The condition obtained is that the barycenter of the polytope associated to the group compactification, with respect to the Duistermaat-Heckman measure, lies in a certain zone in the polytope. This condition can be checked on examples, gives new examples of Fano Kähler-Einstein manifolds, and also gives an example that admits no Kähler-Ricci solitons. We also compute the greatest Ricci lower bound when there are no Kähler-Einstein metrics.

On s'intéresse à la géométrie globale et asymptotique de certaines variétés riemanniennes non compactes. Dans une première partie, on étudie la topologie et la géométrie à l'infini des variétés riemanniennes à courbure (de Ricci) positive ayant un rapport asymptotique de courbure fini. On caractérise le cas non effondré via la notion de cône asymptotique et on donne des conditions suffisantes sur le groupe fondamental pour garantir un non effondrement. La seconde partie est dédiée à l'étude des solutions de Type III du flot de Ricci à courbure positive et aux solitons gradients de Ricci expansifs (points fixes de Type III) présentant une décroissance quadratique de la courbure. On montre l'existence et l'unicité des cônes asymptotiques de tels points fixes. On donne également des conditions suffisantes de nature algébrique et géométrique pour garantir une géométrie de révolution de tels solitons. Dans une troisième partie, on caractérise la géométrie des solitons gradients de Ricci stables à courbure positive et à croissance volumique linéaire. Puis, on s'intéresse au non effondrement des variétés riemanniennes de dimension trois à courbure de Ricci positive ayant un rapport asymptotique de courbure fini. / We study the global and asymptotic geometry of non-compact Riemannian manifolds. First, we study the topology and geometry at infinity of Riemannian manifolds with nonnegative (Ricci) curvature and finite asymptotic curvature ratio. We focus on the non-collapsed case with the help of asymptotic cones and we give sufficient conditions on the fundamental group to guarantee non-collapsing. The second part is dedicated to the study of (non-negatively curved) Type III Ricci flow solutions. We mainly analyze the asymptotic geometry of Type III self-similar solutions (expanding gradient Ricci soliton) with finite asymptotic curvature ratio. We prove the existence and uniqueness of their asymptotic cones. We also give algebraic and geometric sufficient conditions to guarantee rotational symmetry of such metrics. In the last part, we characterize the geometry of steady gradient Ricci solitons with nonnegative sectional curvature and linear volume growth. Finally, we study the non-collapsing of three dimensional Riemannian manifold with nonnegative Ricci curvature and finite asymptotic curvature ratio.

Cette thèse est consacrée à la géométrie des variétés de Fano et des fibrés projectifs sur une courbe projective lisse.Dans la première partie on étudie la géométrie des variétés de Fano pas trop singulières admettant un diviseur premier de nombre de Picard 1. En étudiant les contractions associées aux rayons extrémaux dans le cône de Mori de ces variétés nous fournissons un théorème de structure en dimension 3 pour les variétés dont le nombre de Picard est maximal. Ensuite, nous traitons le cas des variétés toriques et nous étendons le théorème de structure aux variétés toriques de dimension supérieure à 3 dont le nombre de Picard est maximal. Enfin, nous traitons les relèvements des contractions extrémales aux espaces de revêtement universels en codimension 1.Dans la deuxième partie on étudie les corps de Newton-Okounkov sur les fibrés projectifs sur une courbe projective lisse. En nous inspirant des estimations de Wolfe utilisées pour calculer la fonction de volume sur ces variétés, nous calculons tous les corps de Newton-Okounkov par rapport aux drapeaux linéaires et nous étudions comment ces corps dépendent de la décomposition en cellules de Schubert par rapport aux drapeaux linéaires compatibles avec la filtration de Harder-Narasimhan du fibré. De plus, nous caractérisons les fibrés vectoriels semi-stables sur une courbe projective lisse à l'aide des corps de Newton-Okounkov. / This thesis is devoted to the geometry of Fano varieties and projective vector bundles over a smooth projective curve.In the first part we study the geometry of mildly singular Fano varieties on which there is a prime divisor of Picard number 1. By studying the contractions associated to extremal rays in the Mori cone of these varieties, we provide a structure theorem in dimension 3 for varieties with maximal Picard number. Afterwards, we address the case of toric varieties and we extend the structure theorem to toric varieties of dimension greater than 3 and with maximal Picard number. Finally, we treat the lifting of extremal contractions to universal covering spaces in codimension 1.In the second part we study Newton-Okounkov bodies on projective vector bundles over a smooth projective curve. Inspired by Wolfe's estimates used to compute the volume function on these varieties, we compute all Newton-Okounkov bodies with respect to linear flags and we study how these bodies depend on the Schubert cell decomposition with respect to linear flags which are compatible with the Harder-Narasimhan filtration of the bundle. Moreover, we characterize semi-stable vector bundles over smooth projective curves via Newton-Okounkov bodies.

Dans ce mémoire, nous étudions les propriétés génériques satisfaites par des mesures invariantes par l’action du flot géodésique {∅t}t∈R sur des variétés M non compactes de courbure sectionnelle négative pincée. Nous nous intéressons dans un premier temps au cas des variétés hyperboliques. L’existence d’une représentation symbolique du flot géodésique pour les variétés hyperboliques convexes cocompactes ainsi que la propriété de mélange topologique du flot géodésique nous permet de démontrer que l’ensemble des mesures de probabilité ∅t−invariantes, faiblement mélangeantes est résiduel dans l’ensemble M1 des mesures de probabilité invariantes par l’action du flot géodésique. Si nous supposons que la courbure de M est variable, nous ignorons si le flot géodésique est topologiquement mélangeant. Ainsi les méthodes utilisées précédemment ne peuvent plus s’adapter à notre situation. Afin de généraliser le résultat précédent, nous faisons appel à des outils issus du formalisme thermodynamique développés récemment par F.Paulin, M.Pollicott et B.Schapira. Plus précisément, la démonstration de notre résultat repose sur la possibilité de construire, pour toute orbite périodique Op une suite de mesures de Gibbs mélangeantes, finies, convergeant faiblement vers la mesure de Dirac supportée sur Op. Nous montrons que ce fait est possible lorsque M est géométriquement finie. Dans le cas contraire, il n’existe pas d’exemple de variétés géométriquement infinies possédant une mesure de Gibbs finie. Cependant, nous conjecturons que ce fait est possible pour toute variété M. Afin de supporter cette affirmation, nous démontrons dans la dernière partie de ce manuscrit un critère de finitude pour les mesures de Gibbs. / In this work, we study the properties satisfied by the probability measures invariant by the geodesic flow {∅t}t∈R on non compact manifolds M with pinched negative sectional curvature. First, we restrict our study to hyperbolic manifolds. In this case, ∅t is topologically mixing in restriction to its non-wandering set. Moreover, if M is convex cocompact, there exists a symbolic representation of the geodesic flow which allows us to prove that the set of ∅t-invariant, weakly-mixing probability measures is a dense Gδ−set in the set M1 of probability measures invariant by the geodesic flow. The question of the topological mixing of the geodesic flow is still open when the curvature of M is non constant. So the methods used on hyperbolic manifolds do not apply on manifolds with variable curvature. To generalize the previous result, we use thermodynamics tools developed recently by F.Paulin, M.Pollicott et B.Schapira. More precisely, the proof of our result relies on our capacity of constructing, for all periodic orbits Op a sequence of mixing and finite Gibbs measures converging to the Dirac measure supported on Op. We will show that such a construction is possible when M is geometrically finite. If it is not, there are no examples of geometrically infinite manifolds with a finite Gibbs measure. We conjecture that it is always possible to construct a finite Gibbs measure on a pinched negatively curved manifold. To support this conjecture, we prove a finiteness criterion for Gibbs measures.

Dans cette thèse nous étudions deux problèmes dans le domaine de la géométrie arithmétique, concernant respectivement les points de torsion des variétés abéliennes et le polylogarithme motivique sur les schémas abéliens. La conjecture de Manin-Mumford (démontrée par Raynaud en 1983) affirme que si A est une variété abélienne et X est une sous-variété de A ne contenant aucune translatée d'une sous-variété abélienne de A, alors X ne contient qu'un nombre fini de points de torsion de A. En 1996, Buium présenta une forme effective de la conjecture dans le cas des courbes. Dans cette thèse, nous montrons que l'argument de Buium peut être utilisé aussi en dimension supérieure pour prouver une version quantitative de la conjecture pour une classe de sous-variétés avec fibré cotangent ample étudiée par Debarre. Nous généralisons aussi à toute dimension un résultat sur la dispersion des relèvements p-divisibles non ramifiés obtenu par Raynaud dans le cas des courbes. En 2014, Kings and Roessler ont montré que la réalisation en cohomologie de Deligne analytique de la part de degré zéro du polylogarithme motivique sur les schémas abéliens peut être reliée aux formes de torsion analytique de Bismut-Koehler du fibré de Poincaré. Dans cette thèse, nous utilisons la théorie de l'intersection arithmétique dans la version de Burgos pour raffiner ce résultat dans le cas où la base du schéma abélien est propre. / In this thesis we approach two independent problems in the field of arithmetic geometry, one regarding the torsion points of abelian varieties and the other the motivic polylogarithm on abelian schemes. The Manin-Mumford conjecture (proved by Raynaud in 1983) states that if A is an abelian variety and X is a subvariety of A not containing any translate of an abelian subvariety of A, then X can only have a finite number of points that are of finite order in A. In 1996, Buium presented an effective form of the conjecture in the case of curves. In this thesis, we show that Buium's argument can be made applicable in higher dimensions to prove a quantitative version of the conjecture for a class of subvarieties with ample cotangent studied by Debarre. Our proof also generalizes to any dimension a result on the sparsity of p-divisible unramified liftings obtained by Raynaud in the case of curves. In 2014, Kings and Roessler showed that the realisation in analytic Deligne cohomology of the degree zero part of the motivic polylogarithm on abelian schemes can be described in terms of the Bismut-Koehler higher analytic torsion form of the Poincaré bundle. In this thesis, using the arithmetic intersection theory in the sense of Burgos, we give a refinement of Kings and Roessler's result in the case in which the base of the abelian scheme is proper.

Le traitement d'images numériques a suivi l'évolution de l'électronique et de l'informatique. Il est maintenant courant de manipuler des images à valeur non pas dans {0,1}, mais dans des variétés ou des distributions de probabilités. C'est le cas par exemple des images couleurs où de l'imagerie du tenseur de diffusion (DTI). Chaque type d'image possède ses propres structures algébriques, topologiques et géométriques. Ainsi, les techniques existantes de traitement d'image doivent être adaptés lorsqu'elles sont appliquées à de nouvelles modalités d'imagerie. Lorsque l'on manipule de nouveaux types d'espaces de valeurs, les précédents opérateurs peuvent rarement être utilisés tel quel. Même si les notions sous-jacentes ont encore un sens, un travail doit être mené afin de les exprimer dans le nouveau contexte. Cette thèse est composée de deux parties indépendantes. La première, « Morphologie mathématiques pour les images non standards », concerne l'extension de la morphologie mathématique à des cas particuliers où l'espace des valeurs de l'image ne possède pas de structure d'ordre canonique. Le chapitre 2 formalise et démontre le problème de l'irrégularité des ordres totaux dans les espaces métriques. Le résultat principal de ce chapitre montre qu'étant donné un ordre total dans un espace vectoriel multidimensionnel, il existe toujours des images à valeur dans cet espace tel que les dilatations et les érosions morphologiques soient irrégulières et incohérentes. Le chapitre 3 est une tentative d'extension de la morphologie mathématique aux images à valeur dans un ensemble de labels non ordonnés.La deuxième partie de la thèse, « Estimation de densités de probabilités dans les espaces de Riemann » concerne l'adaptation des techniques classiques d'estimation de densités non paramétriques à certaines variétés Riemanniennes. Le chapitre 5 est un travail sur les histogrammes d'images couleurs dans le cadre de métriques perceptuelles. L'idée principale de ce chapitre consiste à calculer les histogrammes suivant une approximation euclidienne local de la métrique perceptuelle, et non une approximation globale comme dans les espaces perceptuels standards. Le chapitre 6 est une étude sur l'estimation de densité lorsque les données sont des lois Gaussiennes. Différentes techniques y sont analysées. Le résultat principal est l'expression de noyaux pour la métrique de Wasserstein. / Digital image processing has followed the evolution of electronic and computer science. It is now current to deal with images valued not in {0,1} or in gray-scale, but in manifolds or probability distributions. This is for instance the case for color images or in diffusion tensor imaging (DTI). Each kind of images has its own algebraic, topological and geometric properties. Thus, existing image processing techniques have to be adapted when applied to new imaging modalities. When dealing with new kind of value spaces, former operators can rarely be used as they are. Even if the underlying notion has still a meaning, a work must be carried out in order to express it in the new context.The thesis is composed of two independent parts. The first one, "Mathematical morphology on non-standard images", concerns the extension of mathematical morphology to specific cases where the value space of the image does not have a canonical order structure. Chapter 2 formalizes and demonstrates the irregularity issue of total orders in metric spaces. The main results states that for any total order in a multidimensional vector space, there are images for which the morphological dilations and erosions are irregular and inconsistent. Chapter 3 is an attempt to generalize morphology to images valued in a set of unordered labels.The second part "Probability density estimation on Riemannian spaces" concerns the adaptation of standard density estimation techniques to specific Riemannian manifolds. Chapter 5 is a work on color image histograms under perceptual metrics. The main idea of this chapter consists in computing histograms using local Euclidean approximations of the perceptual metric, and not a global Euclidean approximation as in standard perceptual color spaces. Chapter 6 addresses the problem of non parametric density estimation when data lay in spaces of Gaussian laws. Different techniques are studied, an expression of kernels is provided for the Wasserstein metric.

L’objectif de cette thèse est d’étudier et de donner des outils pour la compréhension des problèmes de perturbations singulières pour des modèles épidémiques et des problèmes de dynamiques de populations. Les modèles considérés sont des équations structurées en âge qui peuvent dans certains cas se réécrire comme des équations à retard. L’étude de ces classes d’exemples s’est faite avec succès et a permis de comprendre et de mettre en évidence toute la complexité et l’étendue de ces problèmes. Comme on peut le remarquer dans la littérature, l’une des clés fondamentales à la compréhension de ces problèmes est l’étude des variétés normalement hyperboliques en dimension infinie que nous avons largement étudiées dans cette thèse. L’approche utilisée est la méthode de Lyapunov-Perron. Ce qui nous a amené à étudier les problèmes de persistance et d’existence de trichotomie (dichotomie) exponentielle qui sont des éléments fondamentaux dans l’utilisation de cette méthode. / In this thesis we aim to give tools to understand singular perturbations in epidemic model sand population dynamic models. We study some singularly perturbed delay differential equation which does not enter into the class frame work of geometric singular perturbation for delay differential equations. An example of singularly perturbed age structured model is also studied. The study of these examples allowed us to understand and highlight some complexities of these problems. One of the main tools in understanding such questions is the normally hyperbolic manifolds theory which is our central focus in this thesis. The approach used here is the Lyapunov-Perron method. Therefore the problems of persistence and existence of exponential trichotomy (dichotomy) are also stressed since there are one of the mainingredients of this method.

Depuis environ une dizaine d’années, les images hyperspectrales produites par les systèmes de télédétection, “Remote Sensing”, ont permis d’obtenir des informations très fiables quant aux caractéristiques spectrales de matériaux présents dans une scène donnée. Nous nous intéressons dans ce travail au problème de la segmentation non supervisée d’images hyperspectrales suivant trois approches bien distinctes. La première, de type Graph Embedding, nécessite deux étapes : une première étape d’appariement des pixels de patchs de l’image initiale grâce à une mesure de similarité spectrale entre pixels et une seconde étape d’appariement d’objets issus des segmentations locales grâce à une mesure de similarité entre objets. La deuxième, de type Spectral Hashing ou Semantic Hashing, repose sur un codage binaire des variations des profils spectraux. On procède à des segmentations par clustering à l’aide d’un algorithme de k-modes adapté au caractère binaire des données à traiter et à l’aide d’une version généralisée de la distance classique de Hamming. La troisième utilise les informations riemanniennes des variétés issues des différentes façons de représenter géométriquement une image hyperspectrale. Les segmentations se font une nouvelle fois par clustering à l’aide d’un algorithme de k-means. Nous exploitons pour cela les propriétés géométriques de l’espace des matrices symétriques définies positives, induites par la métrique de Fisher Rao. / Hyperspectral images provided by modern spectrometers are composed of reflectance values at hundreds of narrow spectral bands covering a wide range of the electromagnetic spectrum. Since spectral reflectance differs for most of the materials or objects present in a given scene, hyperspectral image processing and analysis find many real-life applications. We address in this work the problem of unsupervised hyperspectral image segmentation following three distinct approaches. The first one is of Graph Embedding type and necessitates two steps : first, pixels of the original image patchs are compared using a spectral similarity measure and then objects obtained by local segmentations are fusioned by means of a similarity measure between objects. The second one is of Spectral Hashing or Semantic Hashing type. We first define a binary encoding of spectral variations and then propose a clustering segmentation relying on a k- mode classification algorithm adapted to the categorical nature of the data, the chosen distance being a generalized version of the classical Hamming distance. In the third one, we take advantage of the geometric information given by the manifolds associated to the images. Using the metric properties of the space of Riemannian metrics, that is the space of symmetric positive definite matrices, endowed with the so-called Fisher Rao metric, we propose a k-means algorithm to obtain a cluster partitioning of the image.

Le sujet de cette thèse est la question du nombre minimal d'orbites de Reeb distinctes sur une variété de contact qui est le bord d'une variété symplectique compacte.<p>L'homologie symplectique $S^1$-équivariante positive est un des outils principaux de cette thèse; elle est construite à partir d'orbites périodiques de champs de vecteurs hamiltoniens sur une variété symplectique<p>dont le bord est la variété de contact considérée.<p>Nous analysons la relation entre les différentes variantes d'homologie symplectique d'une variété symplectique exacte compacte (domaine de Liouville) et les orbites de Reeb de son bord.<p>Nous démontrons certaines propriétés de ces homologies.<p>Pour un domaine de Liouville plongé dans un autre, nous construisons un morphisme entre leurs homologies.<p>Nous étudions ensuite l'invariance de ces homologies par rapport au choix de la forme de contact sur le bord.<p>Nous utilisons l'homologie symplectique $S^1$-équivariante positive pour donner une nouvelle preuve d'un théorème de Ekeland et Lasry<p>sur le nombre minimal d'orbites de Reeb distinctes sur certaines hypersurfaces dans $R^{2n}$.<p>Nous indiquons comment étendre au cas de certaines hypersurfaces dans certains fibrés en droites complexes négatifs.<p>Nous donnons une caractérisation et une nouvelle façon de calculer l'indice de Conley-Zehnder généralisé, défini par Robbin et Salamon pour tout chemin de matrices symplectiques.<p>Ceci nous a mené à développer de nouvelles formes normales de matrices symplectiques.<p>/<p>This thesis deals with the question of the minimal number of distinct periodic Reeb orbits on a contact manifold which is the boundary of a compact symplectic manifold.<p>The positive $S^1$-equivariant symplectic homology is one of the main tools considered in this thesis.<p>It is built from periodic orbits of Hamiltonian vector fields in a symplectic manifold whose boundary is the given contact manifold.<p>Our first result describes the relation between the symplectic homologies of an exact compact symplectic manifold with contact type boundary (also called Liouville domain), and the periodic Reeb orbits on the boundary.<p>We then prove some properties of these homologies.<p>For a Liouville domain embedded into another one, we construct a morphism between their homologies.<p>We study the invariance of the homologies with respect to the choice of the contact form on the boundary.<p>We use the positive $S^1$-equivariant symplectic homology to give a new proof of a Theorem by Ekeland and Lasry about the minimal number of distinct periodic Reeb orbits on some hypersurfaces in $R^{2n}$.<p>We indicate how it extends to some hypersurfaces in some negative line bundles.<p>We also give a characterisation and a new way to compute the generalized Conley-Zehnder index defined by Robbin and Salamon for any path of symplectic matrices.<p>A tool for this is a new analysis of normal forms for symplectic matrices. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

In this thesis we present a slight generalisation of the Pearl complex or relative quantum homology to some non monotone Lagrangian submanifolds. First we develop the theory for the so called almost monotone Lagrangian submanifolds, We apply it to uniruling problems as well as estimates for the relative Gromov width. In the second part we develop the theory for toric fiber in toric Fano manifolds, recovering previous computaional results of Floer homology . / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished