Les primitives de la cryptographie à clé publique reposent sur la difficulté supposée de résoudre certains problèmes mathématiques. Dans ce travail, on s'intéresse à la cryptanalyse du problème du logarithme discret dans les sous-groupes multiplicatifs des corps finis. Les algorithmes de calcul d'index, utilisés dans ce contexte, nécessitent de résoudre de grands systèmes linéaires creux définis sur des corps finis de grande caractéristique. Cette algèbre linéaire représente dans beaucoup de cas le goulot d'étranglement qui empêche de cibler des tailles de corps plus grandes. L'objectif de cette thèse est d'explorer les éléments qui permettent d'accélérer cette algèbre linéaire sur des architectures pensées pour le calcul parallèle. On est amené à exploiter le parallélisme qui intervient dans différents niveaux algorithmiques et arithmétiques et à adapter les algorithmes classiques aux caractéristiques des architectures utilisées et aux spécificités du problème. Dans la première partie du manuscrit, on présente un rappel sur le contexte du logarithme discret et des architectures logicielles et matérielles utilisées. La seconde partie du manuscrit est consacrée à l'accélération de l'algèbre linéaire. Ce travail a donné lieu à deux implémentations de résolution de systèmes linéaires basées sur l'algorithme de Wiedemann par blocs : une implémentation adaptée à un cluster de GPU NVIDIA et une implémentation adaptée à un cluster de CPU multi-cœurs. Ces implémentations ont contribué à la réalisation de records de calcul de logarithme discret dans les corps binaires GF(2^{619}) et GF(2^{809} et dans le corps premier GF(p_{180}) / The security of public-key cryptographic primitives relies on the computational difficulty of solving some mathematical problems. In this work, we are interested in the cryptanalysis of the discrete logarithm problem over the multiplicative subgroups of finite fields. The index calculus algorithms, which are used in this context, require solving large sparse systems of linear equations over finite fields. This linear algebra represents a serious limiting factor when targeting larger fields. The object of this thesis is to explore all the elements that accelerate this linear algebra over parallel architectures. We need to exploit the different levels of parallelism provided by these computations and to adapt the state-of-the-art algorithms to the characteristics of the considered architectures and to the specificities of the problem. In the first part of the manuscript, we present an overview of the discrete logarithm context and an overview of the considered software and hardware architectures. The second part deals with accelerating the linear algebra. We developed two implementations of linear system solvers based on the block Wiedemann algorithm: an NVIDIA-GPU-based implementation and an implementation adapted to a cluster of multi-core CPU. These implementations contributed to solving the discrete logarithm problem in binary fields GF(2^{619}) et GF(2^{809}) and in the prime field GF(p_{180})

Crassostrea gigas est la principale espèce d’huître cultivée dans le monde. Depuis 2008, de sévères épisodes de mortalités affectent les huîtres âgées de moins d’un an en Europe et en Océanie et sont associées à l’émergence de l’Ostreid herpèsvirus μVar (OsHV-1 μVar). En Europe, ces mortalités sont saisonnières et surviennent lorsque la température de l’eau de mer est comprise entre 16°C et 24°C. Dans le cadre de ce travail, l’effet des hautes températures (21°C, 26°C et 29°C) est évalué sur la sensibilité des huîtres à OsHV-1 mais aussi sur la persistance et la virulence du virus. La survie des huîtres infectées maintenues à 29°C (86%) est supérieure à la survie des huîtres placées à 21°C (52%) et à 26°C (43%).Les températures élevées (29°C) diminuent la sensibilité des huîtres à OsHV-1 sans altérer l'infectivité du virus et sa virulence. L’exposition des huîtres infectées à 29°C pourrait réduire l’expression des gènes viraux et la synthèse de virions par la réduction de l’expression de gènes hôtes codant pour des protéines impliquées dans la transcription et la traduction, la réduction de l’expression de gènes impliqués dans le catabolisme, le transport des métabolites, et synthèse de macromolécules.Finalement, l’induction conjointe de l’apoptose, des processus d’ubiquitinylation et de la réponse immunitaire, pourrait permettre l’élimination d’OsHV-1. / Crassostrea gigas is the main species of oyster cultivated in the world. Since 2008, mass mortality events have been affecting oysters aged less than one year old in Europe and Oceania and have been associated with the emergence of the Ostreid herpes virus μVar (OsHV-1 μVar). In Europe, these events are seasonal and occur when the seawater temperature is between 16°C and 24°C. In this work, the effect of high temperatures (21°C, 26°C and 29°C) was evaluated on the susceptibility of oysters to OsHV- 1 but also on the virulence of virus.High temperatures (29°C) reduce the susceptibility of oysters to OsHV-1 without altering the infectivity of the virus and its virulence. High temperature could reduce viral infection and virus synthesis by reducing the expression of host genes that encode proteins involved in transcription and translation, catabolism, metabolites transport, and macromolecules biosynthesis. Finally, the induction of apoptosis, ubiquitinylation processes and immune response could lead to the elimination of OsHV-1.

L’ostréiculture française repose essentiellement sur l’élevage de l’huître creuse, Crassostrea gigas confronté cependant à des épisodes de mortalités anormales, touchant les différents stades de vie de l'huître. Plusieurs études ont démontré l’implication d’agents infectieux comme des bactéries du genre Vibrio dans ces mortalités. En France, V. aestuarianus est une bactérie connue depuis les années 2000 pour impacter la survie des huîtres. Sa fréquence de détection dans les cas de mortalités d’huîtres adultes analysés par le réseau REPAMO (REseau de PAthologie des Mollusques) est cependant en augmentation depuis 2011. Dans ce contexte, afin d’étudier le développement de la maladie induite par V. aestuarianus chez C. gigas, un modèle d’expérimentation par balnéation dans de l’eau de mer contenant des bactéries fraichement excrétées, au plus proche des modes de contaminations naturelles, a été développé. Le suivi de la présence de la souche 12/016 (souche virulente) et son mutant 12/016ΔvarS (souche non-virulente) dans l’eau de mer, dans les différents tissus et dans l’hémolymphe des animaux vivants et moribonds a montré que le cycle infectieux est constitué de I) une phase de pénétration rapide de la bactérie dans l’hôte (moins de 24h) et de colonisation initiale de l’hémolymphe et des branchies, II) une phase d’incubation de 3-4 jours au cours de laquelle la souche virulente se multiplie dans l'ensemble des tissus d'huître et III) une phase de mortalités aiguës (mort de l'animal par septicémie). A ce stade, le recrutement et la lyse hémocytaire ainsi que différentes lésions tissulaires comme la lyse du tissu conjonctif sous-épithélial au niveau du manteau et l’atrophie de diverticules digestives ont été observés. D'autre part, l'étude d’expression relative de 18 gènes de virulence connus chez d’autres Vibrion a montré que l’expression des facteurs de virulence de V. aestuarianus est régulée différemment au cours de différentes étapes de l'infection et nous avons observé que la métalloprotéase vam est significativement sur-exprimée dans l’hémolymphe des animaux contaminés à j4 post infection (étape intermédiaire de l’infection) par rapport à son niveau d’expression au premier jour de l’infection (étape précoce). / Oyster-farming in France is mainly based on pacific cupped oysters, Crassostrea gigas culture. Currently, oyster culture is confronted by several abnormal episodes of mass mortality affecting all life stages. These outbeaks involve, among other factors, infectious agents including bacteria of the genus Vibrio. In France, since 2000, V. aestuarianus is known as a bacterium that impacts the survival of C. gigas. Since 2011, its detection frequency in adult oyster mortalities cases reported by REPAMO network (REseau de PAthologie des Mollusques), is constantly increasing. In this context, to study V. aestuarianus disease development in C. gigas, an experimental infection model based on immersion in sea water containing freshly shed bacteria was developed. By monitoring the presence of strain 12/016 (virulent strain) and its mutant 12/016 ΔvarS (non-virulent strain) in the seawater, in the different tissues and in the haemolymph of live and moribund animals, we showed that the infectious cycle consists of several successive phases: I) rapid penetration of the bacterium into the host (less than 24 hours) and initial colonization of the haemolymph and gills, II) 3-4 days of incubation during which the virulent strain multiplies in whole oyster tissues and III) acute mortalities (animal death due to septicemia). At this stage, recruitment and haemocyte lysis as well as different tissue lesions such as lysis of the sub-epithelial connective tissue in the mantle and atrophy of digestive diverticula were observed. On the other hand, relative expression of 18 virulence genes (known in other Vibrion) were analyzed by RT-QPCR. Virulence factors are regulated differently during different stages of infection and vam metalloprotease is significantly over-expressed in the haemolymph of infected animals at day 4 post infection (intermediate stage of infection) compared to its level of expression at day 1 post infection (early stage).

Cette thèse présente une méthode de résolution parallèle de systèmes linéaires creux qui combine efficacement les techniques de résolutions directes et itératives en utilisant une approche de type complément de Schur. Nous construisons une décomposition de domaine. L'intérieur des sous-domaines est éliminé de manière directe pour se ramener à un problème sur l'interface. Ce problème est résolu grâce à une méthode itérative préconditionnée par une factorisation incomplète. Un réordonnancement de l'interface permet la construction d'un préconditionneur global du complément de Schur. Des algorithmes minimisant le pic mémoire de la construction du préconditionneur sont proposés. Nous exploitons un schéma d'équilibrage de charge utilisant une répartition de multiples sous-domaines sur les processeurs. Les méthodes sont implémentées dans le solveur HIPS et des résultats expérimentaux parallèles sont présentés sur de grands cas tests industriels.

Cette thèse porte sur le partitionnement parallèle de graphes et essentiellement sur son application à la renumérotation de matrices creuses.<br />Nous utilisons pour résoudre ce problème un schéma multi-niveaux dont nous avons parallélisé les phases de contraction et d'expansion.<br />Nous avons ainsi introduit pour la phase de contraction un nouvel algorithme de gestion des conflits d'appariements distants, tout en améliorant les algorithmes déjà existants en leur associant une phase de sélection des communications les plus utiles.<br />Concernant la phase de d'expansion, nous avons introduit la notion de graphe bande qui permet de diminuer de manière très conséquente la taille du problème à traiter par les algorithmes de raffinement. Nous avons généralisé l'utilisation de ce graphe bande aux implantations séquentielles et parallèles de notre outil de partitionnement Scotch.<br />Grâce à la présence du graphe bande, nous avons proposé une utilisation nouvelle des algorithmes génétiques dans le cadre de l'expansion en les utilisant comme heuristiques parallèles de raffinement de la partition.

Plusieurs applications scientifiques effectuent des calculs sur des matrices creuses de grandes tailles. Pour des raisons d'efficacité en temps et en espace lors du traitement de ces matrices, elles sont stockées selon des formats compressés adéquats. D'un autre coté, la plupart des calculs scientifiques creux se ramènent aux deux problèmes fondamentaux d'algèbre linéaire i.e. la résolution de systèmes linéaires et le calcul d'éléments (valeurs/vecteurs) propres de matrices. Nous étudions dans ce mémoire la distribution, au sein d'un Système Distribué à Grande Echelle (SDGE), des calculs dans des méthodes itératives de résolution de systèmes linéaires et de calcul d'éléments propres et ce, dans le cas creux. Le produit matricevecteur creux (PMVC) constitue le noyau de base pour la plupart de ces méthodes. Notre problématique se ramène en fait à l'étude de la distribution du PMVC sur un SDGE. Généralement, trois étapes sont nécessaires pour accomplir cette tâche, à savoir, (i) le prétraitement, (ii) le traitement et (iii) le post-traitement. Dans la première étape, nous procédons d'abord à l'optimisation de quatre versions de l'algorithme du PMVC correspondant à quatre formats de compression spécifiques de la matrice, puis étudions leurs performances sur des machines cibles séquentielles. Nous nous focalisons de plus sur l'étude de l'équilibrage des charges pour la distribution des données traitées (se ramenant en fait aux lignes de la matrice creuse) sur un SDGE. Concernant l'étape de traitement, elle a consisté à valider l'étude précédente par une série d'expérimentations réalisées sur une plate-forme gérée par l'intergiciel XtremWeb-CH. L'étape de post-traitement, quant à elle, a consisté à analyser et interpréter les résultats expérimentaux obtenus au niveau de l'étape précédente et ce, afin d'en tirer des conclusions adéquates.

Ce travail de thèse a pour but l'étude expérimentale et théorique de l'interaction de la molécule H2 avec des impulsions laser de durée inférieure à 10fs. L'éjection des deux électrons de la molécule par le champ laser conduit à la fragmentation du système en deux protons. Ce processus est appelé explosion coulombienne. La mesure des spectres d'énergie cinétique des protons permet d'analyser les dynamiques électronique et nucléaire en fonction des différents paramètres laser. Ces dynamiques sont également analysées dans le cadre d'un modèle théorique non perturbatif, à deux électrons actifs, basé sur l'équation de Schrödinger dépendant du temps. Dans ce modèle, la distance internucléaire est traitée de façon quantique.<br /><br /><br />La complémentarité des résultats expérimentaux et théoriques permet de mettre en évidence la translation des spectres d'énergie cinétique vers les énergies plus élevées lorsque la durée de l'impulsion diminue. Cette étude est réalisée pour des impulsions dans la gamme de 40 à 10fs expérimentalement et jusqu'à 1fs théoriquement. Cette étude montre également que, pour des durées d'impulsion laser inférieures à 4fs, la phase absolue devient un paramètre essentiel à prendre en compte. En outre, la dynamique moléculaire de H2 en champ laser intense ultracourt est également sensible à la valeur de l'éclairement crête de l'impulsion. Les résultats théoriques et expérimentaux montrent que les spectres d'énergie sont centrés autour d'une énergie plus élevée quand l'éclairement augmente. Par ailleurs, deux régimes d'ionisation double sont également mis en évidence théoriquement pour des impulsions de 4fs. La sensibilité de H2 à la qualité temporelle de l'impulsion laser permet une détection, par l'intermédiaire des spectres expérimentaux d'énergie cinétique, des pré- ou post-impulsions susceptibles d'apparaître autour de l'impulsion laser principale. Enfin, les différents types d'ionisation double sont étudiés et les résultats mettent en évidence la dynamique électronique attoseconde de la recollision et l'influence de cette dernière sur la dynamique nucléaire femtoseconde.

Cette thèse porte sur le partitionnement parallèle de graphes et essentiellement sur son application à la renumérotation de matrices<br />creuses.<br /><br />Nous utilisons pour résoudre ce problème un schéma multi-niveaux dont nous avons parallélisé les phases de contraction et d'expansion.<br /><br />Nous avons ainsi introduit pour la phase de contraction un nouvel algorithme de gestion des conflits d'appariements distants, tout en<br />améliorant les algorithmes déjà existants en leur associant une phase<br />de sélection des communications les plus utiles.<br /><br />Concernant la phase d'expansion, nous avons introduit la notion de graphe bande qui permet de diminuer de manière très conséquente la taille du problème à traiter par les algorithmes de raffinement. Nous avons généralisé l'utilisation de ce graphe bande aux implantations séquentielles et parallèles de notre outil de partitionnement Scotch.<br /><br />Grâce à la présence du graphe bande, nous avons proposé une utilisation nouvelle des algorithmes génétiques dans le cadre de<br />l'expansion en les utilisant comme heuristiques parallèles de raffinement de la partition.

Dans ce mémoire de thèse, nous développons d'abord des multiplications matricielles efficaces. Nous créons de nouveaux ordonnancements qui permettent de réduire la taille de la mémoire supplémentaire nécessaire lors d'une multiplication du type Winograd tout en gardant une bonne complexité, grâce au développement d'outils externes ad hoc (jeu de galets), à des calculs fins de complexité et à de nouveaux algorithmes hybrides. Nous utilisons ensuite des technologies parallèles (multicœurs et GPU) pour accélérer efficacement la multiplication entre matrice creuse et vecteur dense (SpMV), essentielles aux algorithmes dits /boîte noire/, et créons de nouveaux formats hybrides adéquats. Enfin, nous établissons des méthodes de /design/ générique orientées vers l'efficacité, notamment par conception par briques de base, et via des auto-optimisations. Nous proposons aussi des méthodes pour améliorer et standardiser la qualité du code de manière à pérenniser et rendre plus robuste le code produit. Cela permet de pérenniser de rendre plus robuste le code produit. Ces méthodes sont appliquées en particulier à la bibliothèque de calcul exact LinBox.

La simulation fine de systèmes d'OA à grand champ de type MOAO ou LTAO pour l'ELT se heurte à deux problématiques: l'augmentation du nombre de degrés de liberté du système. Cette augmentation rend les codes de simulation classiques peu utilisables, en particulier en ce qui concerne les processus d'inversion et de calcul matriciel. La complexité des systèmes, combinant EGL et EGN, grands miroirs déformables couvrant tout le champs et des miroirs dédiés dans les instruments eux mêmes, des rotations différentielles de pupille et ou de champs. Cette complexité conduit aux développements de procédures nouvelles d'étalonnage, de filtrage et fusion de données, de commande distribuée ou globale. Ces procédures doivent être simulées finement, comparées et quantifiées en termes de performances, avant d'être implantées dans de futurs systèmes. Pour répondre à ces deux besoins, le LAM développe en collaboration avec l'ONERA un code de simulation complet, basé sur une approche de résolution itérative de systèmes linéaires à grand nombre de paramètres (matrices creuses). Sur cette base, il incorpore de nouveaux concepts de filtrage et de fusion de données pour gérer efficacement les modes de tip/tilt/defocus dans le processus complet de reconstruction tomographique. Il permettra aussi, de développer et tester des lois de commandes complexes ayant à gérer un la combinaison du télescope adaptatif et d'instrument post-focaux comportant eux aussi des miroirs déformables dédiés.La première application de cet outil se fait naturellement dans le cadre du projet EAGLE, un des instruments phares du futur E-ELT, qui, du point de vue de l'OA combinera l'ensemble de ces problématiques. / Refined simulation tools for wide field AO systems on ELTs present new challenges. Increasing the number of degrees of freedom makes the standard simulation's codes useless due to the huge number of operations to be performed at each step of the AO loop process. The classical matrix inversion and the VMM have to be replaced by a cleverer iterative resolution of the Least Square or Minimum Mean Square Error criterion. For this new generation of AO systems, concepts themselves will become more complex: data fusion coming from multiple LGS and NGS will have to be optimized, mirrors covering all the field of view associated to dedicated mirrors inside the scientific instrument itself will have to be coupled using split or integrated tomography schemes, differential pupil or/and field rotations will have to be considered.All these new entries should be carefully simulated, analysed and quantified in terms of performance before any implementation in AO systems. For those reasons i developed, in collaboration with the ONERA, a full simulation code, based on iterative solution of linear systems with many parameters (sparse matrices). On this basis, I introduced new concepts of filtering and data fusion to effectively manage modes such as tip, tilt and defoc in the entire process of tomographic reconstruction. The code will also eventually help to develop and test complex control laws who have to manage a combination of adaptive telescope and post-focal instrument including dedicated DM.