La notion de changement possède un statut particulier en métaphysique. Nos intuitions et nos perceptions les plus communes nous indiquent que la réalité change. Une personne est parfois assise, parfois debout, elle possède parfois un mal de tête et parfois non. Pourtant, le changement rencontre des difficultés, notamment sur la question traditionnelle de l’identité en lien avec l’indiscernabilité. Comment un objet peut-il rester identique à lui-même, en restant le même objet, alors qu’il gagne ou perd des propriétés ? Outre ce problème, les théories physiques de la relativité décrivent un univers dans lequel tout existe éternellement. Comment une chose pourrait changer si elle a toujours les mêmes caractéristiques ? Autrement dit, comment pourrait-il y avoir du changement si tout possède toujours strictement les mêmes caractéristiques ? Ce travail s’intéresse moins à défendre un modèle théorique qui assume le changement, qu’à montrer les exigences qu’il requiert et les contraintes qu’il implique. Nous présentons les conditions nécessaires pour assumer l’existence d’un changement véritable, dans une version maximaliste, selon laquelle des choses apparaissent et disparaissent de la réalité. Cela implique de rejeter l’existence sempiternelle et l’existence nécessaire de tout ce qu’il y a, mais aussi d’assumer une quantification d’ordre supérieur permettant de quantifier sur ce qu’il n’y a pas.

La synthèse de haut-niveau (HLS) est une méthode pour produire une description de matériel à partir d'une spécification haut-niveau, en général écrite en C. Elle fait ainsi intervenir deux modèles d'exécution différents : en entrée, des programmes séquentiels dirigés par leur flot de contrôle, et en sortie, des circuits parallèles dirigés par leurs flots de données. Des techniques d'ordonnancement dynamique permettent d'exploiter le parallélisme du matériel lors de la transition entre ces deux modèles. Cette thèse est un premier pas dans la conception d'un compilateur HLS à ordonnancement dynamique, formellement vérifié dans l'assistant de preuve Rocq. Notre travail se concentre sur une représentation de circuits permettant ce dynamisme, les circuits flot de données, que nous formalisons à deux niveaux : leur spécification au niveau flots de données, et leur implémentation au niveau matériel. Nous étudions deux vues équivalentes de ces circuits : une représentation graphique naturellement adaptée pour les compilateurs, et un langage inductif facilitant les raisonnements et nous permettant ainsi de prouver des méta-propriétés sémantiques, notamment la préservation sémantique. Nous testons la validité de notre travail par rapport à Dynamatic, un outil HLS à ordonnancement dynamique utilisant ces mêmes circuits.

Les systèmes de prédiction fondés sur l'apprentissage automatique sont désormais largement accessibles mais restent trop souvent opaque, s'apparentant à des boîtes noires pour leurs utilisateurs. L'audit, en tant qu'évaluation indépendante est un outil essentiel à la gouvernance de ces systèmes. Cependant, la facilité de détection des audits et leurs conséquences potentiellement coûteuses pour le fournisseur du système rend les audits en boite noire particulièrement vulnérables aux dissimulations. Cette thèse explore les limites de l'audit en boîte noire et présente trois contributions pour y remédier : la formalisation de l'audit robuste comme un problème de construction d'une _connaissance a priori_ pour l'auditeur, l'étude de l'apport de la connaissance de la classe d'hypothèses par l'auditeur, et enfin l'introduction d'une technique d'empreinte de modèle pour détecter les modifications du système post-audit.

Les systèmes embarqués sont davantages vulnérables aux radiations avec l'utilisation de petits transistors, de faibles tension d'allimentation, etc. Les méthodes standards de tolérance aux fautes telles que la redondance par triplication (TMR) induisent des surcoûts en surface. La plupart des travaux sur l'estimation du pire temps d'exécution (WCET), nécessaire pour la guarantie des temps, ne considèrent pas de fautes ou seulement celles liées aux mémoires, le processeur supposé sans fautes, ce qui est dangereux en cas de fautes. L'ordonnancement avec réplication de tâches entraîne des surcoûts temporels et conduit au surdimensionnement. Pour pallier ces limitations, cette thèse améliore l'analyse de vulnérabilité en considérant les impacts fonctionnels et temporels pour des systèmes sous fautes, démontrant l'impact des fautes sur l'estimation du WCET sur un processeur RISC-V à base de Synthèse de Haut-Niveau (HLS). De plus, cette thèse propose des techniques de locksteps peu complexes et peu coûteuses pour la tolérance, grâce à une détection de fautes très rapide, et des mécanismes de rollback à impact temporelle minime, pour restaurer l'état correct du processeur. Enfin, une analyse de la fiabilité de programmes optimisés en considérant plusieurs entrées et niveaux d'optimisations, est proposée et utilisée pour apporter une réplication sélective d'instructions.

La maladie de Parkinson est la deuxième maladie neurodégénérative la plus répandue dans le monde. L’apparition des premières modifications physiologiques liées à la maladie peuvent apparaître jusqu’à 15 ans avant les premiers tremblements. L’objectif de ces travaux est de développer des méthodes d’IRM quantitatives permettant de quantifier avec précision deux neuromarqueurs de la maladie. Le premier neuromarqueur identifié est un dépôt anormal de fer dans les noyaux gris centraux du cerveau. Des approches d’acquisition IRM pondérées en susceptibilité magnétique ont été optimisées pour obtenir un temps d’acquisition réduit couplé avec une quantification robuste. La partie reconstruction des cartes de susceptibilité magnétique a permis d’identifier une chaîne de traitement suffisamment robuste pour distinguer deux groupes d’âge. Le second neuromarqueur est l’agrégation la protéine alpha-synucléine. Des approches d’acquisition par CEST (chemical exchange saturation transfer) ont été développées pour cibler au mieux les protéines de manière non-invasive. Une séquence a notamment été développée en ce sens. Ces différentes approches ont permis d’affiner la quantification et visualisation de neuromarqueurs liés à la maladie de Parkinson. Elles pourront servir en clinique à orienter au plus tôt les patients vers une offre thérapeutique adaptée.

Ce travail propose un cadre expérimental pour estimer la consommation énergétique des applications cloud-native. Nous montrons que la puissance statique des cœurs, dérivés des courants de fuites, peut atteindre 12% de la consommation d'énergie de l'intégralité de la puce et présentons une méthode en trois étapes pour l'estimer. Notre seconde contribution établit, via une méthode expérimentale, que fréquences Core/Uncore, volume de données et parallélisme dominent la consommation des caches, avec des modèles non linéaires atteignant R2 >= 95%, ouvrant la voie a une extension du capteur RAPL et a des stratégies d'optimisation énergétique.

Le traitement de flux de données (DSP) dans le continuum edge-cloud hétérogène présente des défis majeurs. L'explosion des applications IoT génère des volumes de données sans précédent nécessitant un traitement en quasi-temps réel. Le continuum edge-cloud étend les infrastructures cloud traditionnelles en intégrant des nœuds de calcul de capacités diverses, introduisant une hétérogénéité réseau et de calcul. Les systèmes DSP comme Apache Flink rencontrent des obstacles spécifiques : déséquilibres de flux, variabilité des performances, et complexité du placement d'opérateurs. Nous analysons l'impact de l'hétérogénéité réseau et de calcul sur les performances DSP, et présentons un environnement d'évaluation pour systèmes DSP hétérogènes. Ces contributions visent à améliorer la compréhension des dynamiques complexes et fournir les bases pour exploiter efficacement le traitement géo-distribué.

Ce travail concerne l’association du verre bioactif et du géopolymère qui vise à créer un composite réunissant la bioactivité du verre et la résistance mécanique du géopolymère. Le verre bioactif, connu pour stimuler la régénération osseuse, présente une fragilité, tandis que le géopolymère offre une excellente stabilité thermique et des propriétés mécaniques élevés. Leur combinaison permet donc de concevoir un matériau à la fois biocompatible, bioactif et mécaniquement performant, idéal pour la réparation osseuse. Les matériaux de base et leurs composites ont été étudiés par différentes techniques physico-chimiques. Leur réactivité chimique a été évaluée « in vitro » à travers des essais en milieu simulé (SBF) afin d’analyser la formation d’une couche d’hydroxyapatite indicatrice de bioactivité. Des essais « in vivo » sur modèle animal ont été réalisé aussi afin de confirmer l’intégration tissulaire et la réponse biologique du matériau. Enfin, des tests de compression ont été fait pour évaluer l’impact de l’association sur les performances mécaniques globales. Les résultats montrent que les composites verre bioactif - géopolymère possèdent une bonne bioactivité, confirmée par la formation rapide d’une couche d’hydroxyapatite en milieu simulé et par une bonne intégration tissulaire lors des essais in vivo. L’association des deux matériaux conduit également à une amélioration significative des propriétés mécaniques, où l’augmentation de la proportion de géopolymère s’est traduite par une résistance à la compression accrue, démontrant la complémentarité de ces deux matériaux dans le développement de biomatériaux performants.

Cette thèse porte sur le développement de nouveaux capteurs électrochimiques pour la détection de deux analytes: l’érythromycine (ERY) et le diclofénac (DCF). Dans la première stratégie, la détection repose sur l’intégration d’éléments de reconnaissance, appelés aptamères. Un aptamère spécifique de l’ERY a été immobilisé par formation d’une monocouche auto-assemblée sur un substrat d’or. Le protocole de fonctionnalisation de surface a été minutieusement optimisé afin d’assurer la stabilité du signal de base et d’éviter les faux positifs. Dans une approche plus innovante, un aptamère spécifique du DCF a été immobilisé sur une électrode en carbone par une réaction de type chimie click. L’électrode a d’abord été fonctionnalisée par réduction électrochimique de sels de diazonium protégés. La même stratégie a ensuite été adaptée à un transistor à effet de champ à base de graphène, conduisant à un capteur électronique présentant de meilleures performances analytiques. Enfin, un réseau d’ultramicroélectrodes photolithographié a été développé et couplé à la technique de voltampérométrie à courant échantillonné (SCV). Le réseau a été caractérisé par des méthodes optiques et électrochimiques. Le couplage avec la SCV a permis d’obtenir des limites de détection plus faibles et une sensibilité accrue par rapport à l’électrode macroscopique. De plus, cette approche a permis la détection directe efficace du DCF, en atténuant le phénomène de passivation de l’électrode généralement associé à son oxydation électrochimique.

Les landes et les prairies sont des habitats agropastoraux particulièrement touchés par les changements d’usages des terres en Europe. Cette thèse analyse l’évolution des communautés végétales des landes et des prairies du Massif Armoricain (nord-ouest de la France). Cette étude est basée sur le rééchantillonnage de plus de 700 relevés floristiques historiques géolocalisés (1947-1998). Près de 30 % des landes et prairies historiquement échantillonnées ont disparu en raison de la déprise agricole, de la conversion en terres arables ou urbanisées. L’analyse diachronique des relevés floristiques met en évidence un déclin important de la diversité et de l’état de conservation des communautés végétales entre les périodes historique et contemporaine. Une proportion plus élevée d'espèces perdantes a été trouvée, principalement des taxons rares et typiques de l'habitat, tandis que les espèces gagnantes étaient principalement tolérantes aux perturbations et communes. Les résultats obtenus ont permis de fournir un diagnostic sur l’ampleur des changements de biodiversité à large échelle spatio-temporelle et de proposer une meilleure prise en compte de la biodiversité à l’échelle régionale aux différents acteurs du territoire.