Un environnement d'exécution est l'ensemble des éléments logiciels qui représentent une application pendant son exécution. Les environnements d'exécution doivent être adaptables à différents contextes. Les progrès des technologies de l'information, tant au niveau logiciel qu'au niveau matériel, rendent ces adaptations nécessaires. Par exemple, nous pouvons envisager d'étendre un langage de programmation pour améliorer la productivité des développeurs. Aussi, nous pouvons envisager de réduire la consommation mémoire des applications de manière transparente afin de les adapter à certaines contraintes d'exécution e.g., des réseaux lents ou de la mémoire limités. Nous proposons Espell, une infrastructure pour la virtualisation d'environnement d'éxécution de langages orienté-objets haut-niveau. Espell fournit une infrastructure généraliste pour le contrôle et la manipulation d'environnements d'exécution pour différentes situations. Une représentation de "premier-ordre" de l'environnement d'exécution orienté-objet, que nous appelons "object space", fournit une interface haut-niveau qui permet la manipulation de ces environnements et clarifie le contrat entre le langage et la machine virtuelle. Un hyperviseur est client d'un object space et le manipule soit directement au travers d'objets "miroirs", soit en y exécutant des expressions arbitraires. Nous avons implémenté un prototype de Espell sur Pharo. Nous montrons au travers de notre prototype que cet infrastructure supporte le "bootstrapping" (i.e., l'amorçage ou initialisation circulaire) des langages et le "tailoring"~(i.e., la construction sur-mesure ou "taille") d'environnement d'exécution. En utilisant l'amorçage nous initialisons un langage orienté-objet haut-niveau qui est auto-décrit. Un langage amorcé profite de ses propres abstractions se montrant donc plus simple à étendre. Nous avons amorcé quatre langages qui présentent des modèles de programmation différents e.g., avec des "traits", avec des variables d'instance de 'premier-ordre' ou avec une couche réflexive basé sur le concept de "miroirs". La taille d'environnements d'exécution est une technique qui génère une application spécialisé en extrayant seulement le code utilisé pendant l'exécution d'un programme. Une application taillée inclut seulement les classes et méthodes qu'elle nécessite, et évite que des librairies et des frameworks externes surchargent inutilement la base de code. Notre technique de taille basé sur Espell, que nous appelons "run-fail-grow" (i.e., exécuter-échouer-grandir), créé des versions spécialisées des applications, en sauvant entre un 95% et 99% de la mémoire en comparaison avec la distribution officielle de Pharo. / An application runtime is the set of software elements that represent an application during its execution. Application runtimes should be adaptable to different contexts. Advances in computing technology both in hardware and software indeed demand it. For example, on one side we can think on extending a programming language to enhance the developers' productivity. On the other side we can also think on transparently reducing the memory footprint of applications to make them fit in constrained resource scenarios e.g., low networks or limited memory availability. We propose Espell, a virtualization infrastructure for object-oriented high-level languages runtimes. Espell provides a general purpose infrastructure to control and manipulate object-oriented runtimes in different situations. A first-class representation of an object-oriented runtime, namely an "object space", provides a high-level API that allows the manipulation of such runtime and clarifies the contract between the language and the virtual machine. A hypervisor is the client of an object space and manipulates it either directly through mirror objects, either by executing arbitrary expressions into it. We implemented a Espell prototype on Pharo. We show with this prototype that this infrastructure supports language "bootstrapping" and application runtime "tailoring". Using bootstrapping we describe an object-oriented high-level language initialization in terms of itself. A bootstrapped language takes benefit of its own abstractions and shows easier to extend. We bootstrapped four languages presenting different programming models e.g., traits, first-class instance variables and mirror-based reflection. Application runtime tailoring is a technique that generates a specialized application by extracting the elements of a program that are used during execution. A tailored application encompasses only the classes and methods it needs and avoids the code bloat that appears from the usage of third-party libraries and frameworks. Our run-fail-grow tailoring technique based on Espell succeeds in creating specialized versions of applications, saving between a 95% and 99% of memory in comparison with Pharo's official distribution.

Avec l'émergence de nouvelles technologies telles que le NFC (Communication à champ proche) et l'accroissement du nombre de plates-formes mobiles, les téléphones mobiles vont devenir de plus en plus indispensables dans notre vie quotidienne. Ce contexte introduit de nouveaux défis en termes de sécurité et de respect de la vie privée. Dans cette thèse, nous nous focalisons sur les problématiques liées au respect de la vie privée dans les services NFC ainsi qu’à la protection des données privées et secrets des applications mobiles dans les environnements d'exécution de confiance (TEE). Nous fournissons deux solutions pour le transport public: une solution utilisant des cartes d'abonnement (m-pass) et une autre à base de tickets électroniques (m-ticketing). Nos solutions préservent la vie privée des utilisateurs tout en respectant les exigences fonctionnelles établies par les opérateurs de transport. À cette fin, nous proposons de nouvelles variantes de signatures de groupe ainsi que la première preuve pratique d’appartenance à un ensemble, à apport nul de connaissance, et qui ne nécessite pas de calculs de couplages du côté du prouveur. Ces améliorations permettent de réduire considérablement le temps d'exécution de ces schémas lorsqu’ils sont implémentés dans des environnements contraints par exemple sur carte à puce. Nous avons développé les protocoles de m-passe et de m-ticketing dans une carte SIM standard : la validation d'un ticket ou d'un m-pass s'effectue en moins de 300ms et ce tout en utilisant des tailles de clés adéquates. Nos solutions fonctionnent également lorsque le mobile est éteint ou lorsque sa batterie est déchargée. Si les applications s'exécutent dans un TEE, nous introduisons un nouveau protocole de migration de données privées, d'un TEE à un autre, qui assure la confidentialité et l'intégrité de ces données. Notre protocole est fondé sur l’utilisation d’un schéma de proxy de rechiffrement ainsi que sur un nouveau modèle d’architecture du TEE. Enfin, nous prouvons formellement la sécurité de nos protocoles soit dans le modèle calculatoire pour les protocoles de m-pass et de ticketing soit dans le modèle symbolique pour le protocole de migration de données entre TEE. / The increasing number of worldwide mobile platforms and the emergence of new technologies such as the NFC (Near Field Communication) lead to a growing tendency to build a user's life depending on mobile phones. This context brings also new security and privacy challenges. In this thesis, we pay further attention to privacy issues in NFC services as well as the security of the mobile applications private data and credentials namely in Trusted Execution Environments (TEE). We first provide two solutions for public transport use case: an m-pass (transport subscription card) and a m-ticketing validation protocols. Our solutions ensure users' privacy while respecting functional requirements of transport operators. To this end, we propose new variants of group signatures and the first practical set-membership proof that do not require pairing computations at the prover's side. These novelties significantly reduce the execution time of such schemes when implemented in resource constrained environments. We implemented the m-pass and m-ticketing protocols in a standard SIM card: the validation phase occurs in less than 300ms whilst using strong security parameters. Our solutions also work even when the mobile is switched off or the battery is flat. When these applications are implemented in TEE, we introduce a new TEE migration protocol that ensures the privacy and integrity of the TEE credentials and user's private data. We construct our protocol based on a proxy re-encryption scheme and a new TEE model. Finally, we formally prove the security of our protocols using either game-based experiments in the random oracle model or automated model checker of security protocols.