Cette thèse de doctorat porte sur la conception et l’analyse d’algorithmes, relevant du calcul formel, pour la résolution de systèmes polynomiaux. Plus précisément, nous considérons le problème du comptage du nombre de composantes connexes de l’ensemble des solutions réelles de systèmes d’équations polynomiales à variables réelles, ainsi que le problème de décider si deux solutions réelles d’un tel système vivent dans une même composante connexe de son ensemble de solutions réelles. Ces problèmes sont centraux en géométrie algébrique réelle et trouvent des applications en robotique.
Le cadre méthodologique choisi est celui du calcul de cartes routières, introduit par Canny en 1988 : il s’agit de calculer une courbe contenue dans l’ensemble des solutions dont l’intersection avec chacune de ses composantes connexes est connexe. Nous décrivons un algorithme calculant de telles cartes routières qui, sous des hypothèses de régularité satisfaites génériquement, a une complexité sous-quadratique en la taille de la sortie, cette dernière étant asymptotiquement quasi optimale. Ceci étend aux cas non compacts les meilleures complexités connues pour ce problème. Nous montrons aussi que le coût du calcul de nombre de composantes connexes d’une courbe algébrique réelle (vivant dans un espace de dimension arbitraire) est similaire au coût du calcul de la topologie de sa projection sur un plan générique. Enfin, nous montrons comment ces avancées, combinées aux algorithmes de la géométrie algébrique réelle permettent de concevoir un algorithme testant la cuspidalité de mécanismes articulés.