En 1939, Paul Althaus Smith démontra que l'ensemble des points fixes d'une application continue d'ordre fini de la 3-sphère dans elle-même était homéomorphe à une sphère de dimension inférieure. Ses résultats ne renseignent cependant pas sur la nature du plongement de cet ensemble de point fixes. En 1952, R. H. Bing donna un exemple d'une involution continue de la 3-sphère dont l'ensemble des points fixes est homéomorphe à une 2-sphère plongée de manière "sauvage". Suite aux travaux de nombreux mathématiciens tels que John Morgan, Hyman Bass, William Thurston et Grigori Perelman, nous savons aujourd'hui que, s'il s'agit d'une application lisse, une telle application d'ordre fini est nécessairement conjuguée à une isométrie. Dans une série de conférences données en 2013 à Santa Barbara, Michael Freedman conjectura que cette dernière affirmation devrait également être vérifiée pour des applications de régularité intermédiaire telles que des applications lipschitziennes. Nous démontrons qu'une application lipschitzienne d'ordre fini d'une 3-variété et de constante de constante de Lipschitz proche de 1 est nécessairement conjuguée à une application lisse, répondant partiellement à la question de Michael Freedman.

Le climat des vagues océaniques a un impact significatif sur les activités humaines, et sa compréhension est importante sur le plan socio-économique et environnemental. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la caractérisation des paramètres d'état de mer tels que la hauteur significative des vagues (Hs) en utilisant des méthodes statistiques et d'apprentissage profond. En particulier, nous nous intéressons à la modélisation de la relation entre les conditions de vent de l'Atlantique Nord et les paramètres d'état de la mer à un endroit situé dans le Golfe de Gascogne. Étant donné la multidimensionnalité des données de vent et la relation décalée en temps entre les conditions de vent et les vagues, nous proposons d'abord un cadre général pour sélectionner les covariables pertinentes qui influencent la hauteur significative des vagues. Après l'étape de prétraitement, un modèle de régression basé sur les types de temps est proposé pour modéliser la relation entre le vent et les vagues. Les types de temps sont construits à l'aide d'un algorithme de classification puis, pour chaque type de temps, une régression de Ridge est ajustée entre les conditions de vent et la hauteur significative des vagues. Le modèle prédit bien Hs, mais il présente certaines limites, à savoir : (i) la régression de Ridge ne tient pas compte du fait que les covariables ont une structure spatiale ; et (ii) les types de temps sont construits a priori à l'aide d'un algorithme de classification et ils ne sont pas évalués en fonction de la prédiction de Hs. Par conséquent, nous proposons un algorithme d'espérance-maximisation (EM) pour estimer les paramètres de la régression de Ridge généralisée avec des covariables spatiales, puis, pour tenir compte les points (i) et (ii), nous proposons un mélange d'experts de Ridge généralisés estimés à l'aide d'un algorithme EM variationnel. Ce modèle est utilisé comme modèle de régression basé sur les types de temps et ses performances sont supérieures à celles du modèle original. Finalement, la dernière partie de cette thèse est consacrée au développement de méthodes d'apprentissage profond pour la prédiction des paramètres de l'état de la mer.

Dans cette thèse je souhaite présenter certaines équivalences de catégories reliant les variétés abéliennes polarisées isogènes à un produit de courbes elliptiques à multiplication complexe. Une de ces équivalences concerne ces variétés sur les corps finis tandis que l'autre se place sur le corps des nombres complexes. Pour chacune d'elles nous présentons des applications à l'existence de certaines courbes algébriques de petit genre (g=2, 3 et 4). Dans le cas des corps finis nous nous servons de la théorie des fonctions thêta algébriques développée par David Mumford pour reconstruire des courbes optimales de genre 2 et 3 en calculant notamment l'obstruction de Serre en genre g=3. En genre 4 nous nous servons du calcul de la forme modulaire d'Igusa algébrique pour caractériser le lieu des jacobiennes, ce qui fournit une réponse partielle au problème de Schottky dans ce cas particulier. Nous nous en servons pour déterminer l'inexistence de certaines courbes optimales. Sur C nous nous servons d'une équivalence similaire pour classifier les classes d'isomorphisme des courbes algébriques de genre 2 et 3 ayant pour corps de module Q et dont la jacobienne est isomorphe au produit de courbes elliptiques à multiplication complexe par un ordre maximal.

Nous étudions l'existence de poches de tourbillon quasi-périodiques en temps pour les équations d'Euler et les équations quasi-geostrophic shallow-water (QGSW) qui sont deux modèles de transport non-linéaires et non-locaux bidimensionnels. Les poches sont des solutions faibles de la classe de Yudovich décrites par l'évolution de domaines planaires dont l'étude repose sur la dynamique de leur bord. Tout domaine initial radial fournit une solution stationnaire et il est naturel de se demander si l'on peut trouver, proche de ses points d'équilibre, des solutions périodiques ou quasi-périodiques. Le premier cas a été largement étudié par le passé via des techniques de bifurcation, et nous apportons ici un résultat dans cette lignée pour le cas des poches doublement-connexe en rotation uniforme pour les équations QGSW. Le second cas est moins évident et constitue le noyau dur de cette thèse. En utilisant les théories de KAM et de Nash-Moser, nous montrons que quitte à choisir un paramètre dans un ensemble admissible de type Cantor et de mesure presque pleine, il est possible de générer des poches quasi-périodiques proches des tourbillons de Rankine ; solutions stationnaires associées aux disques. Pour les équations QGSW, le rayon de Rossby joue le rôle de ce paramètre qui apparaît naturellement dans les équations. Pour les équations d'Euler dans le disque unité, la non-invariance par dilatation du modèle permet de créer un paramètre géométrique : le rayon des tourbillons de Rankine.

Le sujet de cette thèse est d'étudier le problème de classification des espaces singuliers sous deux hypothèses différentes sur la positivité de la classe anti-canonique des espaces et de leurs singularités dans ces deux conditions différentes. Nous appliquerons des méthodes assez différentes dans ces deux contextes. Dans la première partie, nous étudions un problème de classification des variétés polarisées. Pour la positivité des classes anti-canoniques, nous supposons que les variétés ont une nefvalue élevée, ou en d'autres termes, leurs classes anti-canoniques sont assez positives. Nous donnons une liste complète des classes d'isomorphisme des variétés polarisées normales avec une nefvalue élevée. Cela généralise le travail classique sur le cas lisse de Fujita, Beltramitti et Sommese. En conséquence, nous obtenons que les variétés polarisées avec des singularités slc et une nefvalue élevée sont birationnellement équivalentes à des fibrés projectifs sur des courbes nodales. Dans la deuxième partie, nous considérons une classe spécifique d'espaces singuliers, à savoir les orbifoldes. Une orbifolde a des singularités quotients. Par conséquence, nous avons des singularités mieux contrôlées dans ce contexte par rapport à celles considérées dans la première partie. Nous supposons également que ces orbifoldes sont kähleriennes compactes avec des classes anti-canoniques nef au sens des orbifoldes. Nous étudierons la topologie de ces orbifoldes à travers leurs groupes fondamentaux orbifoldes. Dans cette partie, nous exploiterons pleinement l'hypothèse orbifolde en appliquant des résultats de géométrie différentielle et de la géométrie métrique sur orbifolds. Nous montrerons qu'une orbifolde kählerienne compacte dont la classe anti-canonique est nef a un groupe fondamental orbifolde virtuellement nilpotent.

Le sujet de cette thèse a trait à la recherche de conditions géométriques pour la contrôlabilité d'équations aux dérivées partielles linéaires posées sur l'espace euclidien. Les approches adoptées dans ce manuscrit consistent à établir des inégalités d'observabilité à partir de principes d'incertitude. Dans une première partie, nous étudions des équations purement diffusives, telles que les équations de la chaleur fractionnaires, et mettons en exergue l'importance de la condition d'épaisseur pour assurer leur contrôlabilité. Un large pan de nos travaux est consacré à la contrôlabilité d'équations d'évolution dont les systèmes adjoints régularisent dans des espaces de Gelfand-Shilov, comme les équations d'évolution associées à l'oscillateur harmonique ou à des opérateurs de Shubin anisotropes. Ces résultats sont obtenus en établissant de nouvelles inégalités spectrales pour des combinaisons linéaires finies de fonctions de Hermite et de nouveaux principes d'incertitude s'appliquant dans des espaces de Gelfand-Shilov généraux. Les équations de Schrödinger libre et harmonique sont également étudiées et des conditions géométriques nécessaires et suffisantes pour leur contrôlabilité sont données.

Dans cette thèse, nous nous intéressons aux ensembles nodaux aléatoires, c'est-à-dire au lieux d'annulation de fonctions à valeurs réelles, dépendantes également d'un paramètre aléatoire. Notre principal modèle d'intérêt est celui des ondes aléatoires riemanniennes. L'étude de ce modèle, ainsi que de son l'ensemble nodal, est motivé par de célèbres conjectures physiques et mathématiques, comme la conjecture de Berry et la conjecture de Yau. En dimension un, cette étude se réduit à celle des zéros des polynômes trigonométriques aléatoires. Elle s'inscrit dans la théorie plus générale des zéros de processus stochastiques unidimensionnels, elle aussi riche en applications : télécommunication, traitement du signal, etc.

On s’intéresse dans cette thèse à la dynamique de l’équation de Schrödinger-Langevin et son lien avec le système d’Euler-Korteweg isotherme amortie via la transformation de Madelung. L’étude des solutions particulières gaussiennes sur l’espace permets d’expliciter le comportement en temps long des solutions de cette équation. Sur le tore, on montre la stabilité asymptotique des solutions de type onde plane. L’existence de solutions dissipatives au système d’Euler est obtenue par limite visqueuse du système de Navier-Stokes-Korteweg avec amortissement et la construction d’une entropie relative adéquate. On étudie également la dynamique du système d’Euler isotherme amortie.

Nous étudions, dans cette thèse, le comportement asymptotique de solutions de systèmes cinétiques inhomogènes, dirigés par un processus de Lévy. Plus précisément, on s'intéresse à la dynamique d'une particule, évoluant dans un potentiel, et soumise à la fois à une force de frottement F et à une force extérieure aléatoire L. La force F est attractive et vérifie des propriétés d'invariance d'échelle. Elle est altérée par la présence d'un facteur inhomogène en temps. La première partie de ce manuscrit correspond à l'étude du système en l'absence de potentiel confinant, tandis que la seconde s'intéresse à la présence d'un potentiel quadratique. L'enjeu est de comprendre comment interagissent les différentes forces afin de montrer que le processus vitesse-position, correctement renormalisé, admet une limite en loi explicite.

L'usage des courbes elliptiques en cryptographie s'est largement répandu pour assurer la sécurité des communications ou de transactions financières. Cela est dû notamment au fait que la sécurité repose sur la difficulté du problème du logarithme discret qui permet d'utiliser les courbes elliptiques avec des paramètres qui assurent une efficacité. Dans cette thèse, nous abordons principalement l'aspect sécurité d'implémentations des courbes elliptiques. L'utilisation de données auxiliaires par le biais de fuites liées à l'exécution du code informatique peut remettre en cause la sécurité de protocoles. Nous analysons tout d'abord plusieurs formules et algorithmes couramment utilisés dans des implémentations pour montrer les difficultés que s'offrent à un développeur afin de réaliser une implémentation sécurisée. Nous montrons ensuite que certaines techniques de protection peuvent amener une vulnérabilité, dont l'une d'entre elles est nouvelle et a été signalée aux développeurs. Enfin, nous proposons également une nouvelle attaque par injection de faute sur un algorithme et nous montrons également que certaines méthodes de protection basées sur l'introduction d'une randomisation de la valeur secrète ne sont pas nécessairement immunisé contre ce type d'attaques.