La communication par voie numérique joue un rôle de plus en plus important dans notre vie. Les données échangées étant souvent sensibles ou privées, il faut veiller à ce qu'elles ne soient pas accessibles à des personnes non autorisées. Dans cette thèse, nous analysons ce problème dans plusieurs contextes et proposons une série de solutions. Nous considérons d'abord les réseaux de téléphonie mobile, où la compatibilité avec les demandes d'interception légale est une contrainte immuable. Nous proposons une nouvelle primitive appelée protocoles d'échange de clés interception légale. Notre approche permet d'établir un canal sécurisé et d'améliorer la confidentialité, tout en restant compatible avec l'interception légale. Ensuite, nous étudions la confidentialité du protocole de couche de transport version 1.3 (TLS), largement utilisé pour l'établissement de canaux sécurisés sur Internet. Nous proposons un modèle de confidentialité et montrons que TLS 1.3 préserve la confidentialité. Enfin, nous analysons les protocoles d'attestation profonde, en mettant l'accent sur la propriété de liaison. Nous proposons une approche formelle et cryptographique de ce sujet, ainsi qu'une nouvelle construction.

L’étude de la sémantique des langages de programmation est un domaine de l’informatique visant à représenter formellement le comportement de programmes. L’état de l’art a beaucoup progressé au cours des quatre dernières décennies en proposant de plus en plus de cadres adaptés à la réalisation de ces études. S’il existe de nombreux styles, dont on connaît les caractéristiques positives et les limites, il reste encore beaucoup à faire en termes d’outils adaptés à la description et à l’étude de la sémantique des langages de programmation. Cette thèse s’inscrit dans ce contexte, en proposant une méthodologie pour pouvoir produire un objet représentant le comportement d’un langage de programmation, en fournissant tout ce qui est nécessaire pour pouvoir les étudier. La contribution de la thèse consiste à fournir une méthodologie pour écrire une sémantique concise et visuellement proche d’une spécification. Pour ce faire, nous utilisons un certain nombre de constructions algébriques qui, associées à notre approche purement fonctionnelle, conduisent à une formalisation claire, concise et facile à maintenir. Nous avons appliqué cette technique à deux études de cas, la modélisation de la spécification JavaScript, ECMAScript, et la représentation d’un modèle formel pour décrire la sémantique d’orchestration représentant le comportement des applications de l’internet des Objets. Ces travaux donnent une idée claire du potentiel et de l’expressivité de notre cadre formel, appelé sémantique squelettique. Ce manuscrit est à la fois une introduction à l’utilisation de la sémantique squelettique et son application aux langages de programmation, même quand ceux-ci ont une spécification complexe et de taille conséquente. C’est également une étude de la manière d’exploiter les caractéristiques d’un tel outil pour produire des formalisations qui peuvent être claires et lisibles par l’homme. En substance, il s’agit de faire d’une représentation mathématique d’un langage, qui s’adresse à une catégorie spécifique de chercheurs, un support précieux pour les programmeurs en vue d’implémentations réelles.

Quand nous regardons un film, nous ne traitons pas toute l'information visuelle émise par l'image tout le temps. À la place, nous dirigeons notre attention sur certaines zones de l'écran que nous considérons comme importantes, que ce soit à cause de leurs propriétés visuelles, ou de leur importance sémantique pour la narration du film. Depuis plus de cent ans, les réalisateurs de films ont appris à jouer avec l'attention visuelle de leur public, en utilisant un ensemble varié d'outils et de techniques. Dans cette thèse, nous nous proposons d'explorer les liens entre ces choix cinématographiques du réalisateur et la perception visuelle qu'en a le public. Bien qu'il existe de nombreux modèles de saillance visuelle, prédisant les zones d'attention visuelle d'observateurs sur des vidéos, nous montrons que les prédictions de ces modèles s'avèrent parfois fausses dans le contexte particulier de stimuli cinématographiques. Nous proposons donc un nouveau modèle de saillance visuelle, incluant des caractéristiques de haut niveau concernant les propriétés cinématographiques de l'extrait de film considéré. Enfin, nous proposons une étude de la congruence visuelle inter-observateurs dans ce contexte, ainsi que deux modèles visant à prédire l'intensité de cette congruence, sur des images et des extraits de films.

Dans cette thèse, nous cherchons à réaliser la stylisation des personnages de manière entièrement automatique. Qu'ils soient stylisés ou non, la présence de doubles numériques dans le contenu publié a connu une croissance significative ces dernières décennies, qu'il s'agisse de films, séries télévisées, ou jeux. Avoir un double numérique complet est un concept fortement poussé en avant par des produits commerciaux comme le Metaverse. Il y a un intérêt à disposer d'un personnage stylisé ressemblant à une personne de référence, tout en conservant certaines caractéristiques identitaires essentielles, afin qu'il soit reconnaissable. Cela permet de ne pas perdre la valeur de marque d'un acteur, ou d'augmenter le sentiment d'incarnation, l'intimité avec son double virtuel, et l'interactivité avec les autres dans des environnements partagés. Dans cette thèse, nous avons exploré le sujet de la stylisation des personnages virtuels. Nos objectifs étaient d'aborder le problème de la stylisation automatique des personnages dans le contexte d'une disponibilité élevée ou faible des données, ainsi que le transfert d'expression entre des visages aux morphologies variées. Nous avons présenté une nouvelle méthode pour deux contextes de stylisation de personnages (méthode basée règle, et méthode basée apprentissage) ainsi que des études d'utilisateurs afin d'examiner leurs performances et leurs limites. Nous avons également proposé une nouvelle méthode pour le transfert d'expression entre visages en tenant compte de la morphologie du visage, qui surpasse les méthodes existantes sur plusieurs métriques. La solution à court terme pour une telle stylisation réside dans des méthodes basées sur l'apprentissage exploitant des données 3D, ou même des approches basées sur des règles. A plus long terme, nous pensons que la capacité d'interpréter des données 2D d'une manière consciente de la 3D sera la clef, ces dernières étant beaucoup plus nombreuses et plus faciles à produire. À l'heure actuelle, nous espérons que les solutions proposées dans cette thèse seront utiles pour permettre la génération automatique de personnages stylisés expressifs, ainsi que pour montrer leurs limites, et qu'elles donneront des indications en vue d'une extension à l'ensemble du corps, et à partir de contenu 2D.

Les travaux de cette thèse portent sur les attaques par S-unités contre le Problème du Plus Court Vecteur (SVP) dans les réseaux idéaux. Tout d'abord, nous proposons une version "Tordue" de l'algorithme PHS, utilisant le formalisme des S-unités et la Formule du Produit d'Ostrowki pour pondérer le S-plongement logarithmique avec les poids standards de théorie des nombres sur les places finies. Sur le plan théorique, cet algorithme nommé Twisted-PHS réalise le même compromis temps-facteur d'approximation que l'algorithme PHS. Sur le plan pratique, nous fournissons la première preuve expérimentale qu'avec cette pondération, les réseaux log-S-unités ont des caractéristiques géométriques très particulières. De plus, les facteurs d'approximation exacts obtenus en petite dimension sont remarquablement petits, potentiellement sous-exponentiels ou mieux. Afin d'atteindre des dimensions où les phénomènes asymptotiques s'expriment, nous exhibons une base courte de l'idéal de Stickelberger pour tout corps cyclotomique, et montrons comment calculer les générateurs explicites correspondants via des sommes de Jacobi. Finalement, grâce à ces résultats avancés sur l'idéal de Stickelberger, et à l'aide de toutes les relations du groupe de classe réel, nous supprimons presque toutes les étapes quantiques de l'algorithme CDW, et approximons l'algorithme Twisted-PHS pour tous les corps cyclotomiques de degré jusqu'à 210. Cela a permis de confirmer les particularités géométriques des réseaux log-S-unités pondérés, ainsi que d'obtenir une borne supérieure sur les performances de notre algorithme Twisted-PHS en moyenne dimension.

La progression du cycle cellulaire est un processus essentiel dont la régulation est hautement conservée chez les eucaryotes. Les protéines kinases dépendantes des cyclines (Cdks) sont des composants clés du réseau de contrôle du cycle cellulaire et interagissent avec diverses cyclines pour conduire une prolifération cellulaire robuste. Un mécanisme de régulation de l'activité des Cdk, connu sous le nom de boucle de rétroaction Wee1/Cdc25, est hautement conservé dans les cellules eucaryotes et est essentiel dans les cellules de type sauvage. Nous avons précédemment démontré que les cellules MCN dépourvues des boucles de rétroaction Wee1/Cdc25 conservées (appelées MCN-AF) sont étonnamment viables. Cependant, les cellules MCN-AF présentent un taux de croissance significativement réduit. Après avoir réalisé une évolution expérimentale avec les cellules MCN-AF, nous avons identifié un certain nombre de mutations liées à une amélioration de la croissance en l'absence de la boucle de rétroaction Wee1/Cdc25. Spo12 est une petite protéine nucléaire de fonction inconnue, dont nous avons montré que, lorsqu'elle est perturbée, elle améliore la croissance des cellules MCN-AF et raccourcit la durée de la phase G1. En effet, je démontre que Spo12 joue un rôle dans une nouvelle boucle de rétroaction sur l'activité de la Cdk, qui, lorsqu'elle est perturbée, réduit l'activité globale de la Cdk au cours du cycle cellulaire. En outre, j'ai également adapté avec succès un pipeline d'analyse d'images automatisé pour permettre l'acquisition de données à haut débit à partir de laps de temps complexes de marqueurs du cycle cellulaire, ce qui constituera un outil utile pour la communauté des levures de fission. Enfin, j'ai également contribué au développement d'une méthodologie de mesure du volume en time-lapse, dans le cadre d'un projet plus large visant à mesurer avec précision le volume chez la levure de fission.

Dans le cadre de ce document, nous nous sommes intéressés à l'automatisation des plates-formes IoT. Plus précisément, nous utilisons des techniques d'analyse et de synthèse formelles pour garantir la sûreté de fonctionnement du comportement de ces plateformes. Le réseau défini par logiciel (SDN) consiste en une mise en réseau flexible, et à faible coût, des différents composants et fournit des applications de systèmes distribués dynamiques dont les plateformes IoT font partie. Il existe un fort besoin d'intégration cohérente et correcte de l'application IoT dans l'environnement SDN, ce qui induit une utilisation de méthodes de vérification formelles pour analyser la sécurité d'un environnement SDN-IoT. Nous fournissons également un cadre de synthèse détaillé pour modéliser le comportement abstrait de haut niveau des composants IoT et générer automatiquement le code d'implémentation de bas niveau à intégrer dans ceux-ci en se basant sur une approche compositionnelle.

Au cours des dernières décennies, l’utilisation du CO₂ comme matière première carbonée a suscité un intérêt considérable de par sa non toxicité et son abondance. Le CO₂ représente une ressource renouvelable attrayante pour pallier à la consommation massive de ressources fossiles et aux difficultés environnementales liées à leur exploitation. Plus récemment, le développement de nouvelles stratégies de synthèse d’acides carboxyliques, molécules polyvalentes pour la chimie fine, ont vu le jour. Néanmoins, en raison de la stabilité inhérente du CO₂, l'utilisation de substrats hautement réactifs et générateurs de déchets est souvent nécessaire. Le présent travail doctoral s’est intéressé au développement de nouveaux systèmes pour les réactions de carboxylation réductrice, catalysées par des métaux de transition, permettant de s’affranchir de co-réactifs polluants. Ces travaux de thèse s’intéressent d’abord à l’étude de l’activité de différents systèmes catalytiques, préalablement sélectionnés au travers d’une étude de la littérature existante. En utilisant une approche de criblage à haut débit, certains systèmes prometteurs pour la réaction de carboxylation réductrice du C₂H₄, en présence du réducteur Et₃SiH, ont été identifiés puis optimisés en termes de conversion et de sélectivité. La seconde partie du manuscrit vise à la compréhension des mécanismes réactionnels donnant accès aux esters d'alkyle et d'alcényl silylés désirés. Elle décrit en particulier l’élucidation structurale des espèces catalytiques intermédiaires générées in situ à partir de précurseurs au ruthénium et de ligands phosphine bidentés. Les connaissances acquises à travers des études RMN expérimentales, complétées par des calculs DFT, ont permis de proposer plusieurs mécanismes réactionnels potentiellement mis en jeu.

Les spectres moléculaires sont notre principale source de connaissances à propos du milieu interstellaire. Dans cet environnement, les densités sont généralement faibles et la fréquence des collisions n’y est pas suffisante pour maintenir un équilibre thermodynamique local. Il est donc nécessaire de prendre en compte à la fois les processus collisionnels et radiatifs pour correctement interpréter les spectres moléculaires. Les taux de collision d’état à état décrivant l’excitation collisionnelle des espèces interstellaires avec les partenaires de collision prédominants (H₂, H, He) sont donc essentiels. Les calculs quantiques indépendants du temps close-coupling sont la méthode de choix pour obtenir des taux de collision précis aux faibles températures interstellaires (< 100 K). En revanche, dans le cas de systèmes lourds ou réactifs, cette méthode est inexploitable du fait de ses besoins en mémoire et temps de calcul. Dès lors, des données collisionnelles fiables sont manquantes pour de nombreuses molécules pourtant détéctées et considérées comme clef pour l’astrochimie. Tout en explorant ces limites, j’ai fourni des taux de collision pour six systèmes collisionnels : PN—H₂, CF⁺—H₂, HF—H, HD—H, HeH⁺—H, et HD—H⁺. En parallèle, j’ai contribué au dévelopement d’une nouvelle approche statistique qui permet de dépasser les limites actuelles et j’ai développé un nouveau code open-source implémentant cette nouvelle approche.

Le métabolisme peut être modélisé et étudié à plusieurs niveaux. Un premier niveau étudié est celui des voies métaboliques qui correspondent à des enchaînements de transformations chimiques amenant à la production de composés d'intérêt. Et c'est au travers d'une formalisation de la dérive métabolique en programmation par contraintes, que des voies métaboliques alternatives ont pu être proposées chez une algue. Un second niveau du métabolisme rassemble l'ensemble des centaines de voies métaboliques contenu dans le métabolisme d'un organisme. Une méthode visant à créer des réseaux métaboliques homogènes à partir de données publiques hétérogènes est présentée et est appliquée sur trois jeux de données bactériens et eucaryotes. Le troisième niveau est le métabolisme d'un groupe d'organisme et permet d'étudier le fonctionnement d'un organisme non spécifiquement identifié. Pour cela, une méthode reposant sur l’ingénierie des connaissances et la comparaison des séquences a été développée et a permis d'étudier le métabolisme d'une communauté bactérienne. Le dernier niveau correspond au métabolisme d'une communauté et vise à comprendre les possibles interactions métaboliques entre ces organismes. Une méthode a été développée permettant l'identification d'espèces clés au travers de la complémentarité métabolique.