Unified study of partial differential equations of elliptic type governed by differential equations with operator coefficients in a noncommutative framework : concrete applications in Hölder and Lp spaces

L'objectif de ce travail est l'étude des équations différentielles complètes du second ordre de type elliptique à coefficients opérateurs dans un espace de Banach X quelconque. Une application concrète de ces équations est détaillée, il s'agit d'un problème de transmission du potentiel électrique dans une cellule biologique où la membrane constitue une couche mince. L'originalité de ce travail réside particulièrement dans le fait que les opérateurs non bornés considérés ne commutent pas nécessairement. Une nouvelle hypothèse dite de non commutativité est alors introduite. L'analyse est faite dans deux cadres fonctionnels distincts: les espaces de Hölder et les espaces Lp (avec X un espace UMD). L'équation est d'abord étudiée sur la droite réelle puis sur un intervalle borné avec conditions aux limites de Dirichlet. On donne des résultats d'existence, d'unicité et de régularité maximale de la solution classique sous des conditions sur les données dans des espaces d'interpolation. Les techniques utilisées sont basées sur la théorie des semi-groupes, le calcul fonctionnel de Dunford et la théorie de l'interpolation. Ces résultats sont tous appliqués à des équations aux dérivées partielles concrètes de type elliptique ou quasi-elliptique.The aim of this work is the study of complete elliptic differential equations of second order with operator coefficients in a Banach space X. A concrete application of these equations is detailed, it concerns a transmission problem of electric potential in a biological cell where the membrane is considered as a thin layer. The originality of this work is the fact that unbounded operators which are considered do not commute necessarily. A new noncommutativity hypothesis is then introduced. The analysis is performed in two distinct functional frameworks: the Hölder spaces and the Lp spaces (X being a UMD space). First, the equation is studied on the whole real line and secondly in a bounded interval with Dirichlet boundary conditions. Existence, uniqueness and maximal regularity of the classical solution are proved under some conditions on the data in interpolation spaces. The techniques used are based on semigroup theory, Dunford functional calculus and interpolation theory. All the results are applied to concrete partial differential equations of elliptic or quasi-elliptic type