L’optimisation du contrôle de l’aération dans les stations d’épuration est essentielle pour répondre aux objectifs économiques et environnementaux. Le développement de stratégies avancées reste freiné par la difficulté de calibrer des modèles prédictifs fiables à partir de données limitées, partielles et bruitées. Cette thèse propose un cadre méthodologique unifié, de la modélisation à la commande, fondé sur les modèles stochastiques à espace d’état et l’assimilation de données afin d’estimer les dynamiques du procédé, reconstruire les états latents et quantifier rigoureusement les incertitudes. L'étude comparative des diverses familles de modèles (mécanistes, boîtes grises, boîtes noires) et des stratégies de contrôle en temps réel aboutit à la sélection d'une architecture robuste, combinant un modèle non paramétrique et la Programmation Dynamique Stochastique. Cette solution est ensuite validée dans une simulation en boucle fermée réaliste et testée face à des perturbations non modélisées, telle que la variabilité de la charge polluante. Il est démontré que ce cadre réduit les coûts d’exploitation de 15 à 25 % tout en respectant les contraintes, y compris en l'absence d'information sur les perturbations externes. Enfin, l'étude démontre que la performance de la commande repose moins sur la quête d'une justesse prédictive absolue que sur la capacité du contrôleur stochastique à intégrer l'incertitude globale, y compris les perturbations non modélisées, dans sa politique de décision.

Le thème de cette dissertation est l’étude de certains problèmes issus de la théorie des singularités et de la théorie de Donaldson-Thomas motivique dans le contexte de la théorie de l’homotopie motivique (également appelée théorie de A¹ - homotopie). Le premier résultat principal est la construction de foncteurs motiviques de cycles évanescents à l’infini associés à des fonctions régulières. Nos constructions capturent des "informations cohomologiques " sur les singularités motiviques des fonctions régulières, et se réalisent en constructions dans des cadres virtuels (par exemple, les cycles évanescents à l’infini de M. Raibaut), qui capturent la "caractéristique d’Euler " de telles fonctions. La deuxième contribution est la preuve de l’identité intégrale de Kontsevich-Soibelman, qui établit les fondements de la théorie motivique de Donaldson-Thomas. Pour ce faire, nous prouvons une version généralisée du théorème de localisation hyperbolique de Braden pour les diagrammes d’espaces algébriques. Finalement, notre technique est nouvelle, en comparaison avec d’autres versions de cette conjecture, et plus important encore, notre résultat élimine la dépendance à la caractéristique 0 et se réalise dans d'autres contextes via des foncteurs de réalisation appropriés.

Ce manuscrit construit un modèle géométriquement exact de matériau micro-structuré en généralisant la notion de variétés de Riemann--Cartan. Le modèle repose sur l'interaction de deux échelles: une échelle macroscopique et une échelle microscopique. Leur couplage engendre des phénomènes émergents tels que les dislocations (torsion) et les disclinaisons (courbure). Le placement est décrit par un morphisme de fibrés du premier ordre F entre le corps micro-structuré B et l'espace ambiant micro-structuré E, permettant de tirer en arrière la géométrie de Riemann--Cartan de E sur B. Afin de permettre l'apparition de courbure, F n'est en général pas le gradient d'un placement ponctuel. Au cœur du modèle se trouve la notion nouvelle de pseudo-métrique qui, pour une structure microscopique linéaire, fournit simultanément une métrique macroscopique (analogue au tenseur de Cauchy--Green), une métrique microscopique, une forme de soudure couplant les deux échelles et une connexion (potentiellement affine). Une notion d'objectivité (isotropie de l'espace) est formalisée et les invariants associés sont calculés. Via le calcul variationnel, les équations d'Euler-Lagrange sont obtenues en dynamique et en statique. En découlent, dans le cas linéarisé, des EDPs de type Helmholtz reliant courbure et torsion, illustrées par des simulations numériques. Enfin, le modèle est appliqué à la mécanique des poutres élancées. Les modèles classiques de Timoshenko et d'Euler--Bernoulli apparaissent comme cas particuliers et une nouvelle famille continue de modèles obtenus par homogénéisations est proposée.

Cette thèse est consacrée à l'étude du problème de l'uniformisation dans le cadre singulier. Plus précisément, on donne une caractérisation des paires singulières obtenues comme quotients d'espaces projectifs complexes. Ce résultat généralise les travaux de Greb, Kebekus et Peternell qui établissent une telle caractérisation pour les variétés singulières. Après avoir rappelé le formalisme des paires et la théorie de l'uniformisation dans ce cadre, nous donnons un critère qui permet d'assurer que le revêtement universel d'une paire est effectivement lisse. Celui-ci repose sur un résultat analogue au théorème de Zariski--Lipman pour les paires orbifoldes, et des considérations sur la platitude dans ce contexte. Ensuite, on étudie la bonne définition d'extension canonique d'une paire singulière. On introduit la notion d'extension canonique adaptée, qui mime la construction du faisceau des différentielles adaptées introduit par Miyaoka. On montre que ces faisceaux peuvent être interprétés comme des images inverses de faisceaux orbifolds. Ceci permet notamment de calculer effectivement les classes de Chern orbifoldes de ces objets.

Dans cette thèse, nous avons étudié les codes tordus et leur utilisation en cryptographie. Dans un premier temps, nous avons étudié l'existence de codes tordus auto-duaux Hermitiens, proposé des méthodes pour les construire et établi une formule les énumérant. Nous avons notamment construit un code [68,34,18] auto-dual Hermitien sur F4 dont la distance minimale est supérieure à la meilleure distance connue pour les codes auto-duaux Hermitiens sur F4. Dans un second temps, nous avons proposé un algorithme de décodage en métrique de Hamming pour les codes constacycliques tordus, basé sur l'utilisation de mots de petit poids du dual. De plus, nous avons construit une famille de codes cycliques tordus qui est aussi une famille de codes de Reed-Solomon généralisés tordus, et nous avons développé un algorithme de décodage en métrique tordue pour cette famille de codes. Enfin, nous avons proposé et analysé une généralisation du cryptosystème de Loidreau basé sur les codes de Gabidulin qui forment une sous-famille des codes de Reed-Solomon généralisés tordus. Cette amélioration permet d'atteindre des paramètres qui étaient inaccessibles avec le schéma de Loidreau. Nous avons également proposé un nouveau schéma de chiffrement basé sur les codes de Reed-Solomon tordus en métrique somme-rang, et obtenu des tailles de clés compétitives par rapport à celles d'autres schémas bien connus.

Cette thèse étudie la géométrie de l’outre-espace non-twisté associé à un groupe d’Artin à angles droits A, construit par Charney, Stambaugh et Vogtmann en 2017. Il s’agit d’un espace classifiant K pour un sous-groupe d’indice fini du groupe U(A) des automorphismes extérieurs non-twistés de A. Sa structure simpliciale en fait un modèle à la fois combinatoire et géométrique de U(A). Après avoir rappelé les outils nécessaires et la construction originale de K (Chapitre 1), on commence par établir des propriétés des complexes cubiques CAT(0) associés à A, et de certaines applications d’écrasement d’hyperplans (Chapitre 2). Ceci nous permet au Chapitre 3 de proposer une reformulation géométrique et simplifiée de la construction de K. On utilise ce point de vue au Chapitre 4 pour exhiber des outre-espaces relatifs, qui classifient certains sous-groupes de McCool de U(A), apparaissant naturellement comme des stabilisateurs pour l’action de U(A) sur les classes de conjugaison de A. Enfin, au Chapitre 5, on étudie les symétries de K en tant que complexe simplicial. On propose des conditions suffisantes pour que ces symétries proviennent toutes de l’action de U(A), et on caractérise les cas où K a une structure de produit direct, en s’appuyant sur de nombreux exemples.

Ce manuscrit étudie des équations stationnaires permettant de modéliser des systèmes de turbulence dérivés des équations de Navier-Stokes, sur un domaine borné régulier. La principale difficulté provient de la forme particulière de la viscosité, qui s’annule au voisinage du bord. Des méthodes de compacité issues de l’analyse fonctionnelle permettent de prouver l’existence de solutions faibles, ce qui constitue une approche prometteuse de la situation physique, mais ne permet pas encore de la résoudre entièrement. Dans la suite, on énonce quelques résultats liés à la résolution d’équations simplifiées obtenues à partir du modèle de turbulence k − ε, en adaptant certains résultats de ces dernières décennies à notre cadre particulier.

Dans une première partie, à partir d’une équation d’évolution, on construit une famille de noyaux indexée par le temps qui permet de définir une famille d’espaces de fonctions (RKHS). On construit une famille d’opérateurs de Koopman qui permettent de passer d’un noyau initial (temps 0) au noyau au temps t. Pour décrire cet opérateur simplement, on cherche à diagonaliser un opérateur qui est relié. Dans une seconde partie, on montre que les équations stochastiques de Navier- Stokes LU qui dépendent d’un paramètre sur un ouvert borné en dimension 2 et 3 admettent des solutions faibles (solutions martingales), avec unicité en dimension 2. Puis on montre qu’une famille de solutions indexée par ce paramètre converge, lorsque ce paramètre tend vers 0, vers une solution de l’équation de Navier- Stokes déterministe. Dans une troisième partie, on fixe le paramètre précédent égal à 1, on souhaite voir une solution des équations de Navier-Stokes LU comme limite de solutions d’une nouvelle équation appelée Navier-Stokes avec advection aléatoire dépendant d’un paramètre.Pour cela on utilise la méthode de la fonction perturbée.

La thèse porte sur l’analyse spectrale des opérateurs pseudo-différentiels unidimensionnels et sur certains aspects de l’analyse microlocale analytique. Dans un premier temps, nous nous intéressons à la méthode de Helffer et Sjöstrand basée sur les estimées d’Agmon, donnant un équivalent optimal de la séparation des plus petites valeurs propres des opérateurs de Schrödinger symétriques. Nous étendons leur stratégie à une certaine classe d’opérateurs pseudo-différentiels, apparaissant par exemple après une réduction de dimension micro- locale du laplacien magnétique. La pierre angulaire de la preuve est que, grâce à la phase stationnaire et à l’inégalité de Fefferman-Phong, nous sommes en mesure de montrer que le comportement de ces opérateurs pseudo-différentiels est, en fait, proche de celui des opérateurs de Schrödinger. Dans la deuxième partie, nous plongeons dans la théorie des opérateurs intégraux de Fourier complexes, pour étudier le spectre de Bohr-Sommerfeld d’opérateurs pseudo-différentiels (dans le cas où les courbes d’énergie sont difféomorphes au cercle). Nous montrons qu’il est possible de trouver des quasimodes microlocaux exponentiellement précis (mais sous- optimaux) pour approximer les fonctions propres. Le fait que le développement semi-classique de la condition de quantification de Bohr-Sommerfeld soit donné par un symbole analytique classique avec une précision exponentielle était connu “en principe” par les experts du domaine comme une conséquence d'un travail de Gérard et Sjöstrand sur les résonances. Cependant, en utilisant des quasimodes exponentiellement précis, nous fournissons une preuve assez élémentaire. Dans les chapitres restants, nous mettons en œuvre une forme normale de Darboux-Carathéodory et élargissons les résultats à un cadre non auto-adjoint.

Cette thèse adresse les problématiques posées par les interactions non-linéaires entre les ondes internes et un écoulement turbulent. Nous proposons en particulier des méthodes pour l’estimation de ces ondes et des courants à partir de données altimétriques. Ces méthodes sont principalement déduites de la Proper Orthogonal Decomposition, permettant un couplage statistique de ces deux dynamiques.