Cette thèse est dédiée à des méthodes de simulation d'évènements rares et d'estimation de leurs probabilités. Nous nous concentrons sur des méthodes dites "particulaires" qui ont été développées depuis les années 50 : le principe est d'effacer successivement les particules trop éloignées de l'évènement rare étudié, et de les rebrancher sur les particules restantes. La première partie du manuscrit se concentre sur l'établissement d'un lien intrinsèque entre deux méthodes : un algorithme dénoté Sequential Monte Carlo et l'algorithme Adaptive Multi-level Splitting. Ainsi, nous montrons que ce dernier peut-être compris, dans un certain contexte, comme une limite du premier. Pour ce faire, nous détaillons un couplage entre les deux méthodes, avant de montrer la convergence de leurs points de branchement. Une fois cela terminé, cela nous apporte de nouvelles justifications pour prouver certaines propriétés sur les estimateurs, telles que le caractère sans biais. La seconde partie se concentre davantage sur l'algorithme AMS, avec seulement deux particules. Nous l'étudions alors dans un contexte "petit bruit" avec pour objectif de montrer la convergence des points de branchement vers une EDO déterministe. Pour ce faire, nous étudions un processus reconstruit, grâce à des arguments tels que le théorème de Girsanov et la h-transformation de Doob. Nous comparons ensuite l'EDO limite à celle donnée par la théorie de Freidlin-Wentzell qui correspond à la trajectoire "optimale".

Les systèmes opaques présentent un défi unique pour la gestion des droits numériques, ou Digital Right Management (DRM), Widevine en étant une illustration clé. Malgré son utilisation répandue, ce système DRM a révélé des vulnérabilités importantes dans la protection du contenu propriétaire. Dans cette thèse, nous disséquons le fonctionnement interne de Widevine et analysons comment cette opacité entrave la sécurité tant pour les fournisseurs de contenu, appelés platforme Over-the-Top (OTT), que pour les utilisateurs. Nous explorons sa mise en utilisation sur les plateformes OTT, identifiant les obstacles qui empêchent son utilisation complète. Les préoccupations en matière de confidentialité sont également abordées, alors que nous enquêtons sur des problèmes d'implémentation au sein des navigateurs internet lors de la standardisation des systèmes DRM par la W3C avec la recommandation Encrypted Media Extension (EME). Ces résultats ne dévoilent pas seulement des problèmes liés à Widevine, mais signalent également des voies de recherche futures dans le paysage DRM plus large, soulignant la nécessité de transparence, de sécurité et de conception centrée autour des utilisateurs.

Dans cette thèse, des verres dans le système pseudo-ternaire Na2S–Ga2S3–GeS2 ont été synthétisés, et leurs propriétés thermiques, structurales et conductrices ont été étudiées. De plus, la synthèse d’une composition cristalline particulière de ce système a été étudiée, NaGaGeS4. Tout d'abord, les verres de composition x[Na2S]–(100-x) x[Na2S]–(100-x) [0.5GeS2–0.5Ga2S3] ont été préparés via un processus de synthèse en deux étapes (fusion-trempe et méchanosynthèse). Une large gamme de compositions a été obtenue (10 ≤ x ≤ 75). La spectroscopie Raman a été utilisée pour étudier la structure du verre en fonction de la teneur en Na2S. Elle a révélé un effondrement constant du réseau basé sur les tétraèdres Ga(Ge)S4/2 avec l'ajout de Na2S, ainsi que la formation de soufre non pontant dans le réseau du verre. La conductivité la plus élevée à température ambiante est obtenue pour l'échantillon avec x=75 (σ = 1.8 × 10-5 S.cm-1). La conductivité la plus élevée est atteinte pour le même échantillon à 90 °C (σ = 1.0 × 10-3 S.cm-1). Une tentative de préparation de NaGaGeS4 a été menée. L'analyse par DRX a révélé que sa structure cristalline était similaire à celle de Na2Ga2GeS6. Une meilleure conductivité ionique a été obtenue par rapport à son homologue vitreux, grâce à sa structure qui favorise la mobilité des porteurs de charge.

L’optimisation convexe est fréquente en apprentissage automatique, statistiques, signal et image. La résolution de problèmes d'optimisation en grande dimension reste difficile en raison de contraintes calculatoires et de stockage. La dernière décennie, les méthodes de ''safe screening'' sont devenues un outil puissant pour réduire la dimension de ces problèmes en se basant sur la connaissance d'une ''safe region'' contenant la solution optimale duale. La première contribution de cette thèse est un cadre mathématique pour créer de nouvelles ''safe region'' tout en démontrant leur supériorité par rapport à l'état de l'art. Notre cadre offre également une manière élégante d’unifier les ''safe regions'' existantes. Cette contribution établit en particulier une base théorique pour les futures avancées dans l’étude des ''safe region''. La seconde contribution est une extension de la méthodologie de ''safe screening'' à des problèmes en dimension infinie. Nous montrons notamment que l’intégration de cette méthode dans un algorithme de l'état de l'art permet de réduire significativement sa complexité numérique tout en préservant sa propriété de convergence. Cette contribution met en évidence le potentiel du ''safe screening'' pour résoudre efficacement les défis calculatoires dans des contextes de dimension infinie.

L'objectif de la thèse était d'évaluer le potentiel thérapeutique d'un nouveau pseudopeptide antimicrobien, nommé Pep16, à la fois in vitro et in vivo pour le traitement de l'arthrite septique causée par Staphylococcus aureus. Sept isolats cliniques de S. aureus (dont 1 SARM et 5 SASM) ont été étudiés. Les CMI de Pep16 et des comparateurs (vancomycine, teicoplanine, daptomycine et lévofloxacine) ont été déterminées par la méthode de microdilution en bouillon. L'activité intracellulaire de Pep16 et de la lévofloxacine a été évaluée en utilisant deux modèles d'infection, avec des cellules phagocytaires non-professionnelles (ostéoblastes MG-63) ou professionnelles (macrophages THP-1). L'impact de Pep16 sur la dynamique de croissance du biofilm a été évalué. Un modèle murin d'arthrite septique a été utilisé pour évaluer l'efficacité in vivo de Pep16. Une analyse PK préliminaire a été effectuée en mesurant la concentration plasmatique par LC-MS/MS après une seule injection sous-cutanée de Pep16. Les CMI de Pep16 étaient de 8 mg/L pour tous les isolats cliniques de S. Aureus (de 2 à 32 fois supérieures à celles des comparateurs) tandis que les ratios CMB/CMI confirmaient une activité bactéricide. Tant Pep16 que la lévofloxacine (à 2 x CMI) ont réduit de manière significative la charge bactérienne de tous les isolats testés (2 SASM et 2 SARM) à la fois dans les ostéoblastes et les macrophages. Pep16 a réduit de manière significative les charges bactériennes dans les articulations des genoux des souris infectées par SASM. L'analyse PK après une seule administration sous-cutanée de Pep16 (10 mg/kg) a montré une augmentation lente des concentrations plasmatiques jusqu'à 12 heures (Cmax à 5,6 mg/L).

Ce travail concerne l'imagerie tomographique 3-D par Radar à Synthèse d'Ouverture de terrain (GB-SAR) pour la détection in situ des défauts de chaussée.Un GB-SAR bistatique à visée latérale, fonctionnant en mode de propagation vers l'avant (FSC), caractérisé par un rapport Signal sur Bruit (SNR) élevé et une résolution verticale constante, est proposé. Une focalisation tomographique utilisant une ouverture dans la direction verticale est introduite pour résoudre l'ambiguïté et améliorer la résolution en distance au sol. Une configuration SAR bistatique FSC à déplacement horizontal et à décalage constant (COSBis), est proposée afin de réduire la complexité du système à un niveau minimal, en utilisant une seule paire d'antennes Tx et Rx, et qui permet d'obtenir une résolution en distance au sol améliorée par focalisation sur une ouverture angulaire générée par le mouvement horizontal. Les résultats expérimentaux démontrent la capacité du mode proposé à détecter des défauts artificiels et à caractériser des détails fins en utilisant une diversité de polarisation. Des techniques d'analyse spectrale à haute résolution sont appliquées à l'approche COSBis pour affiner le diagnostic routier. Cette configuration innovante de GB-SAR, associée à des techniques d'imagerie à haute résolution, démontre un fort potentiel pour l'inspection et la maintenance des chaussées.

L'Intelligence Artificielle est aujourd'hui sur toutes les lèvres, porté par la révolution des réseaux de neurones qui ont fait leurs preuves dans diverses tâches. Ils ont notamment surpassé les capacités humaines en vision par ordinateur. Cette thèse se concentre ainsi sur les réseaux de neurones, en mettant l'accent sur les tâches de classification d'images. Cependant, ce succès remarquable s'accompagne de certaines failles. Les réseaux de neurones présentent des faiblesses en termes de confidentialité, d'intégrité et de disponibilité de leurs composants. Les données d'entraînement, le modèle et les données d'inférence sont exposés à des attaques. Même dans le scénario réaliste considéré dans cette thèse, où le modèle fonctionne dans un environnement boîte noire avec des limitations sur le nombre de requêtes, il est possible de voler et de reconstruire le modèle et les données d'entraînement, ainsi que de manipuler les données d'inférence. Cette thèse met l'accent sur la protection de la confidentialité du modèle compromise l'extraction de modèle et l'extraction de paramètres. Elle explore également le domaine des exemples adverses. Ces perturbations soigneusement conçues entraînent des erreurs de classification, menaçant l'intégrité du modèle à l'inférence. Par conséquent, une partie de cette thèse est dédiée à l'exploration de leurs origines, de leur création et des stratégies de défense contre eux. Cependant, ce succès remarquable s'accompagne de certaines failles. Les réseaux de neurones présentent des faiblesses en termes de confidentialité, d'intégrité et de disponibilité de leurs composants. Les données d'entraînement, le modèle et les données d'inférence sont exposés à des attaques. Même dans le scénario réaliste considéré dans cette thèse, où le modèle fonctionne dans un environnement boîte noire avec des limitations sur le nombre de requêtes, il est possible de voler et de reconstruire le modèle et les données d'entraînement, ainsi que de manipuler les données d'inférence. Cette thèse met l'accent sur la protection de la confidentialité du modèle compromise l'extraction de modèle et l'extraction de paramètres. Elle explore également le domaine des exemples adverses. Ces perturbations soigneusement conçues entraînent des erreurs de classification, menaçant l'intégrité du modèle à l'inférence. Par conséquent, une partie de cette thèse est dédiée à l'exploration de leurs origines, de leur création et des stratégies de défense contre eux.

Les modèles physiques visant à prédire les propriétés mécaniques et rhéologiques des mousses liquides sont encore en développement. Une échelle locale pertinente pour attaquer ce problème du point de vue hydrodynamique est la mousse liquide élémentaire : quelques films de savon reliés entre eux par un ou deux ménisques. Ces travaux portent sur les écoulements dans de tels systèmes, plus précisément sur les mouvements dans les plans de ses différents films de savon. Il comporte essentiellement trois contributions. La première porte sur le comportement élastique individuel des films sous étirement. Nous avons étendu un modèle connu à une gamme de chimie plus large et plus commune, et avons pu mesurer les modules élastiques effectifs de nos solutions. La seconde porte sur la mise en évidence et la quantification d'une tension de ligne d’origine purement capillaire dans le plan d'un film de savon d'épaisseur hétérogène. En modélisant les mouvements de relaxation dans le plan du film de savon, nous validons cette mesure inédite par un accord quantitatif avec la dynamique observée. Enfin, la troisième contribution porte sur les échanges de surfactants entre films de savon voisins lorsque la mousse élémentaire est soumise à une contrainte mécanique. Le résultat principal de cette partie, et de cette thèse, est que le ménisque séparant les films n'intervient pas dans cet échange. Ceci est une information importante qui permet de fermer un modèle théorique préexistant qui vise à prédire la viscosité effective des mousses liquides.

Dans cette thèse nous étudions un ensemble de techniques relatives à l’application du chiffrement fonctionnel pour la conception de modèles d’apprentissage automatique sur données à caractère confidentiel. Après avoir passé en revu les schémas de chiffrement fonctionnels majeurs de l’état de l’art, nous proposons des combinaisons et des adaptations de schémas existants. Nous portons une attention particulière aux schémas basés sur les problèmes de réseaux LWE et RLWE pour leurs propriétés post-quantiques. A des fins d’expérimentations, nous déroulons des scénarios d’utilisation du chiffrement fonctionnel pour la conception et l’exploitation de modèles de classification sur des données de type images et acoustiques. Nous démontrons ainsi la faisabilité d’application de ce type de construction cryptographique à des cas d’usage industriels. En particulier, nous rapportons des exemples de déchiffrements fonctionnels permettant le calcul d’analyse par composantes principales, d’analyse discriminante linéaire et de transformée de Fourier, ainsi que le calcul de couches neuronales de convolutions linéaires et quadratiques. Enfin, nous proposons un ensemble de méthodes pour la recherche de paramètres de chiffrement fonctionnel maximisant les performances des modèles à apprendre tout en garantissant un niveau de sécurité et une probabilité d’exactitude de déchiffrement.

Cette thèse se concentre sur l'amélioration des performances et de la qualité du contenu vidéo dans les réseaux multipath et multihomed, en explorant une gamme de mécanismes, protocoles et normes. Le multipath, défini dans ce contexte comme l'utilisation de plusieurs routes pour améliorer les techniques de routage réseau, offre des avantages tels que la fiabilité, la persistance de la connexion, l'augmentation du débit perçu et l'équilibrage de la charge. Par ailleurs, le multihoming, qui utilise plusieurs interfaces réseau pour la connectivité à internet, accroît la fiabilité, la résilience et les performances. La recherche englobe les couches de transport à l'application, s'étendant également aux technologies émergentes telles que l'apprentissage automatique, le Fog et le Mobile Edge Computing, la vidéo VR 360 et l'Internet of Multimedia Things (IoMT). Cette recherche met en lumière les exigences réseau du streaming vidéo à 360°, révélant la relation complexe entre la résolution vidéo et l'utilisation de la bande passante. Elle souligne le rôle crucial du multihoming dans l'optimisation des performances réseau, garantissant la stabilité et améliorant l'expérience de visionnage des contenus 360° à haute résolution. La demande croissante de trafic vidéo de la part des utilisateurs mobiles, qui constituent la majorité du trafic de données mobiles, pose des défis en raison de la bande passante limitée. La thèse propose un algorithme de sélection de réseau basé sur l'heuristique du Multi-Armed Bandit (MAB) pour améliorer la qualité vidéo pour les clients multihomed. Deux algorithmes MAB, UCB et Epsilon Greedy, sont utilisés pour améliorer MPEG-DASH, les évaluations expérimentales montrant la supériorité de l'UCB dans des conditions de réseau stables. De plus, la recherche introduit une solution novatrice, le streaming parallèle DASH, conçue pour les dispositifs multihomed courants tels que les smartphones. Elle exploite la diversité des connexions réseau pour améliorer la qualité vidéo dans le cadre du protocole DASH, montrant des améliorations significatives de la Qualité d'Expérience (QoE) perçue dans diverses conditions de réseau tout en maintenant l'efficacité énergétique. Cette étude exhaustive contribue à notre compréhension du streaming vidéo, présentant des aperçus sur les approches multipath et multihomed, les algorithmes de bandit et le streaming vidéo en temps réel. Elle prépare le terrain pour d'autres recherches et avancées dans les technologies et méthodologies de streaming vidéo.