Les systèmes distribués modernes à large-échelle évoluent dans des contextes variables soumis à de nombreux aléas auxquels ils doivent s'adapter dynamiquement. Dans ce cadre, l'informatique autonome se propose de réduire les interventions humaines lentes et coûteuses, en leur préférant l'auto-gestion. Elle repose avant tout sur une description adéquate de ses composants, de leurs interactions et des différents aspects ou topologies qu'il peut adopter. Diverses approches de modélisation ont étés proposées dans la littérature, se concentrant en général sur certains du système dynamique et ne permettent ainsi pas de répondre à chacune des problématiques inhérentes à l'auto-gestion. Cette thèse traite de la modélisation basée graphes des systèmes dynamiques et de son adéquation pour la mise en œuvre des quatre propriétés fondamentales de l'informatique. Elle propose quatre principales contributions théoriques et appliquées. La première est une méthodologie pour la construction et la caractérisation générative de transformations correctes par construction dont l'application préserve nécessairement la correction du système. La seconde contribution consiste en une extension des systèmes de réécriture de graphe permettant de représenter, mettre à jour, évaluer et paramétrer les caractéristiques d'un système aisément et efficacement. Une étude expérimentale extensive révèle un net gain d'efficacité vis à vis de méthodes classiques. Les deux dernières contributions s'articulent autour de l'élaboration de deux modules de gestions visant : (1) des requêtes de traitement d'événements complexes et (2) tout système Machine-à-Machine se conformant au standard ETSI M2M. / Modern, large-scale systems are deployed in changing environments. They must dynamically adapt to context changes. In this scope, autonomic computing aims at reducing slow and costly human interventions, by building self-managed systems. Self-adaptability of a system is primarily based on a suitable description of its components, their interactions and the various states it can adopt. Various modeling approaches have been elaborated. They usually focus on some aspects or properties of dynamic systems and do not tackle each of self-management's requirements. This manuscript deals with graph-based representations of dynamic systems and their suitability for the implementation of autonomic computing's four fundamental properties : self-optimization, self-protection, self-healing and self-configuring. This thesis offers four principal theoretical and applied contributions. The first one is a methodology for the construction and generative characterization of transformations correct by construction whose application necessarily preserves a system's correctness. The second one consists in an extension of graph rewriting systems allowing to easily and efficiently represent, update, evaluate and configure a system's characteristics. An experimental study reveals a significant efficiency gain with regard to classical methods. The two lasts contribution are articulated around the design of two autonomic managers driving: (1) complex events processing requests and (2) any Machine-to-Machine system complying to the ETSI M2M2 standard.

Les architectures logicielles ont un rôle important dans le développement de systèmes à logiciel prépondérant afin de permettre la satisfaction tant des exigences fonctionnelles que des exigences extra-fonctionnelles. En particulier, les architectures logicielles dynamiques ont émergé pour faire face aux caractéristiques des systèmes contemporains qui opèrent dans des environnements dynamiques et par conséquent susceptibles de changer en temps d’exécution. Les langages de description architecturale (ADLs) sont utilisés pour représenter les architectures logicielles en produisant des modèles qui peuvent être utilisés pendant la conception ainsi que l’exécution. Cependant, la plupart des ADLs existants sont limités sur plusieurs facettes : (i) ils ne décrivent que les aspects structurels, topologiques de l’architecture ; (ii) ils ne fournissent pas un support adéquat pour représenter les aspects comportementaux de l’architecture ; (iii) ils ne permettent pas de décrire des aspects avancés de la dynamique de l’architecture ; (iv) ils sont limités en ce qui concerne la vérification automatisée des propriétés et des contraintes architecturales ; et (v) ils sont déconnectés du niveau d’implémentation et entraînent souvent des incohérences entre l’architecture et l’implémentation. Pour faire face à ces problèmes, cette thèse propose un framework formel pour les architectures logicielles dynamiques. Ce framework comprend : (i) .-ADL, un langage formel pour décrire des architectures logicielles dynamiques sous les perspectives structurelles et comportementales ; (ii) la spécification des opérations de reconfiguration dynamique programmée ; (iii) la génération automatique de code source à partir des descriptions architecturales ; et (iv) une approche basée sur la vérification statistique pour exprimer et vérifier formellement des propriétés des architectures logicielles dynamiques. Les contributions principales apportées par le framework proposé sont quatre. Premièrement, le langage .-ADL a été doté de primitives de niveau architectural pour décrire des reconfigurations dynamiques programmées. Deuxièmement, les descriptions architecturales dans .-ADL sont transformées vers le code source d’implémentation dans le langage de programmation Go, en contribuant à minimiser les dérives architecturales. Troisièmement, une nouvelle logique appelée DynBLTL est utilisée pour exprimer formellement des propriétés dans les architectures logicielles dynamiques. Quatrièmement, un outil basé sur SMC a été développé pour automatiser la vérification des propriétés architecturales en cherchant à réduire l’effort, les ressources computationnelles, et le temps pour réaliser cette tâche. Dans ce travail, deux systèmes basés sur réseaux de capteurs sans fil sont utilisés pour valider les éléments du framework. / Software architectures play a significant role in the development of software-intensive systems in order to allow satisfying both functional and non-functional requirements. In particular, dynamic software architectures have emerged to address characteristics of the contemporary systems that operate on dynamic environments and consequently subjected to changes at runtime. Architecture description languages (ADLs) are used to represent software architectures, producing models that can be used at design time and/or runtime. However, most existing ADLs have limitations in several facets: (i) they are focused on structural, topological aspects of the architecture; (ii) they do not provide an adequate support for representing behavioral aspects of the architecture; (iii) they do not allow describing advanced aspects regarding the dynamics of the architecture; (iv) they are limited with respect to the automated verification of architectural properties and constraints; and (v) they are disconnected from the implementation level, thus entailing inconsistencies between architecture and implementation. In order to tackle these problems, this thesis proposes formally founded framework for dynamic software architectures. Such a framework comprises: (i) .-ADL, a formal language for describing software architectures under both structural and behavioral viewpoints; (ii) the specification of programmed dynamic reconfiguration operations; (iii) the automated generation of source code from architecture descriptions; and (iv) an approach based on statistical model checking (SMC) to formally express and verify properties in dynamic software architectures. The main contributions brought by the proposed framework are fourfold. First, the .-ADL language was endowed with architectural-level primitives for describing programmed dynamic reconfigurations. Second, architecture descriptions in .-ADL are translated towards implementation source code in the Go programming language, thereby contributing to minimize architectural drifts. Third, a novel logic, called DynBLTL, is used to formally express properties in dynamic software architectures. Fourth, a toolchain relying on SMC was built to automate the verification of architectural properties while striving to reduce effort, computational resources, and time for performing such a task. In this work, two wireless sensor network-based systems are used to validate the framework elements.