Ce travail relève du registre de l'algorithmique de courbes et surfaces algébriques réelles. Dans le domaine de la représentation de formes, nous avons développé trois algorithmes. Le premier est un algorithme symbolique-numérique certifié, fortement basé sur les propriétés des polynômes sous-résultants, et permettant le calcul de la topologie d'une courbe algébrique plane avec la meilleur complexité connue. Le deuxième algorithme traite le problème du calcul de la topologie d'une courbe algébrique spatiale définie comme intersection de deux surfaces implicites. Pour construire cet algorithme, nous introduisons la notion de courbe spatiale en position pseudo-générique par rapport à un plan. Cette approche conduit à un algorithme symbolique- numérique certifié disposant de la meilleur complexité connue. Le troisième est un algorithme de maillages de surfaces implicites. C'est le premier algorithme certifié et implémenté qui traite le problème du maillage isotopique de surfaces implicites singulières. Enfin dans un travail sur les arrangements de quadriques nous fournissons un algorithme permettant de calculer un tel arrangement.

Ces dernières années, les recherches en matière de Test Logiciel ont conduit au développement de techniques de résolution de contraintes dédiées, dans ce qui est appelé ''le test à base de contraintes''. Notre approche dans ce domaine vise à explorer l'apport de la Programmation par Contraintes à la génération automatique de test pour les programmes impératifs. Nous nous sommes intéressés à la résolution de problèmes combinatoires difficiles issus de la génération de données de test, en développant des techniques de propagation de contraintes et de filtrage, adaptées au traitement des constructions des langages de programmation. Notre habilitation tente de faire une première synthèse de ce sujet au travers de cinq contributions: l'hybridation de techniques de résolution de contraintes pour la génération automatique de cas de test, la génération probabiliste de cas de test à l'aide d'opérateurs à contrainte probabiliste, les contraintes sur un modèle mémoire pour les programmes manipulant les pointeurs, la résolution de contraintes sur les expressions portant sur les nombres à virgule flottante, et le test de programmes à contraintes. Nous illustrons également ces contributions par leur application à la vérification de logiciels critiques, et dressons quelques perspectives à ces travaux.

Parmi les approches de génie logiciel, l'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) vise à fournir un cadre qui permet de s'attaquer à la complexité croissante du développement des logiciels dans un paradigme unificateur : elle conçoit l'intégralité du cycle de vie du logiciel comme un processus de production, de raffinement itératif et d'intégration de modèles.<br />Les travaux de cette thèse se placent dans cette mouvance. Nous nous intéressons particulièrement à la problématique de la gestion de la complexité et de la diversité de domaines métier impliqués dans les applications de grande taille, et nous proposons de l'approcher sous une optique IDM.<br />Un domaine est un champ d'expertise, potentiellement partagé par de multiples applications. La connaissance et le savoir-faire développé au sein de ce domaine deviennent des atouts majeurs. Cette expertise peut être formalisée, et surtout réutilisé, sous la forme d'un langage de modélisation dédié, un Domain Specific Language (DSL).<br />Nous proposons une démarche basée sur la description d'un système par divers modèles exprimés dans des langages de modélisation dédiés différents. La composition de modèles permet de modéliser des applications complexes couvrant plusieurs domaines simultanément.<br />L'originalité de notre démarche est que, d'une part, chaque DSL est spécifié par un méta-modèle suffisamment précis pour pouvoir construire, de façon semi-automatique, une machine virtuelle spécialisée du domaine ; c'est cette machine virtuelle qui permet l'exécution des modèles associés. D'autre part, il est possible de composer ces méta-modèles pour définir de nouveaux domaines plus complexes. La composition de méta-modèles permet d'améliorer la modularité, d'obtenir de taux de réutilisation plus importants, et surtout d'obtenir des fonctionnalités plus vastes et sophistiquées que celles des domaines composés.

La récente introduction de l'approche à services a relancé la technologie des workflow. Cette technologie utilise le concept de modèle de procédé pour coordonner et automatiser la réalisation d'un ensemble de tâches. Ce patron de construction d'applications par assemblage de briques logicielles en utilisant un modèle de procédé fournit un mécanisme qui simplifie la spécification et l'évolution des applications orientées procédé. Cette thèse s'intéresse à la conception, la spécification et l'exécution d'applications orientées procédé en général, et plus particulièrement à l'orchestration de services. Nous partons de la technologie workflow comme base de notre canevas FOCAS et nous proposons de suivre une approche d'ingénierie dirigée par les modèles (IDM) pour la spécification abstraite d'une orchestration. Dans FOCAS, la description abstraite de l'application est découplée des services (ou applications) supportant son exécution. Cette description permet d'abord, une indépendance vers la technologie utilisée pour l'implémentation de services, ainsi qu'une liaison dynamique à l'exécution aux services disponibles. Nous proposons également des mécanismes permettant d'étendre notre canevas dans différents domaines ainsi que pour supporter des aspects non-fonctionnels. L'outillage supportant notre approche a été implémenté et validé par son utilisation dans les projets européens ITEA : S4ALL et SODA, et pour la réalisation d'une plateforme complète d'orchestration repartie et dynamique.

L'objet de cette thèse est la modélisation de l'échange dynamique de services. La notion de service joue désormais un rôle clé dans le développement, la diffusion et l'implémentation des systèmes distribués. Cette thèse propose une réflexion sur la notion de service et introduit le concept de Génération Dynamique de Service (GDS) comme une approche différente de l'échange de service en informatique, dans laquelle des services sont dynamiquement construits, fournis et utilisés par des agents (humains ou artificiels). Ces échanges de services sont basés sur des conversations qui ont lieu au sein de différentes communautés. Deux caractéristiques de la GDS sont particulièrement mises en avant : l'aspect orienté agent et l'aspect orienté Grid. La thèse se situe donc à l'intersection de trois domaines~: le Service-Oriented Computing (SOC), les Systèmes Multi-Agents (SMA) et GRID. Les trois contributions majeures sont :: (i) la proposition d'un nouveau modèle de représentation et de communication agent, appelé STROBE, qui permet aux agents de développer dynamiquement un langage différent pour chacun de leurs interlocuteurs. Ils sont capables d'interpréter des messages et d'exécuter des services dans des contextes de conversation dédiés; (ii) une fonction, appelée i-dialogue, qui modélise les conversations agents à l'aide des principes de la programmation applicative/fonctionnelle (i.e., flots, évaluation paresseuse, procédures de première classe) ; (iii) un modèle d'intégration GRID-SMA qui représente les capacités des agents par des services Grid. Dans ce modèle, un langage formel, appelé Agent-Grid Integration Language (AGIL), décrit sémantiquement et graphiquement les concepts clés de GRID et SMA, leurs relations, ainsi que les règles de leur intégration. AGIL intègre tous les résultats de la thèse en proposant une formalisation des interactions entre agents pour l'échange de services sur le Grid.

L'essor de l'Internet et l'évolution des dispositifs communicants ont permis l'intégration du monde informatique et du monde réel, ouvrant ainsi la voie à de nouveaux types d'applications, tels que les applications ubiquitaires et pervasives. Ces applications doivent s'exécuter dans des contextes hétérogènes, distribués et ouverts qui sont en constante évolution. Dans de tels contextes, la disponibilité des services et des dispositifs, les préférences et la localisation des utilisateurs peuvent varier à tout moment pendant l'exécution des applications. La variabilité des contextes d'exécution fait que l'exécution d'une application dépend, par exemple, des services disponibles ou des dispositifs accessibles à l'exécution. En conséquence, l'architecture d'une telle application ne peut pas être connue statiquement à la conception, au développement ou au déploiement, ce qui impose de redéfinir ce qu'est une application dynamique : comment la concevoir, la développer, l'exécuter et la gérer à l'exécution. Dans cette thèse, nous proposons une approche dirigée par les modèles pour la conception, le développement et l'exécution d'applications dynamiques. Pour cela, nous avons défini un modèle de composants à services permettant d'introduire des propriétés de dynamisme au sein d'un modèle de composants. Ce modèle permet de définir une application en intention, par un ensemble de propriétés, de contraintes et de préférences de composition. Une application est ainsi spécifiée de façon abstraite ce qui permet de contrôler la composition graduelle de l'application lors de son développement et de son exécution. Notre approche vise à effacer la frontière entre les activités effectuées avant et pendant l'exécution des applications. Pour ce faire, le même modèle et les mêmes mécanismes de composition sont utilisés de la conception jusqu'à l'exécution des applications. A l'exécution, le processus de composition considère, en plus, les services disponibles dans la plate-forme d'exécution permettant la composition opportuniste des applications ; ainsi que la variabilité du contexte d'exécution permettant l'adaptation dynamique des compositions. Nous avons mis en oeuvre notre approche à travers le prototype nommé COMPASS, qui s'appuie sur les plates-formes CADSE pour la réalisation d'environnements logiciels de conception et de développement, et APAM pour la réalisation d'un environnement d'exécution d'applications à services dynamiques.

Cette thèse a pour objet l'étude de la modélisation du contrôle de la reconfiguration dans les systèmes dynamiques, plus particulièrement les systèmes sur puce dynamiquement et partiellement reconfigurables. Les travaux présentés dans ce manuscrit visent à réaliser une méthodologie de conception par contrainte du contrôle, applicable dans le cadre de la spécification de ces systèmes. Reposant sur le principe d'Ingénierie Dirigée par les Modèles, cette méthodologie - basée sur UML/MARTE - est dotée de transformations appropriées, lui permettant de cibler une représentation synchrone, en langage BZR, de la partie contrôle. Cette représentation est ensuite exploitable par une technique correcte par construction - la synthèse de contrôleur discret -, dans le but d'obtenir automatiquement et de manière sûre les lois de commande correspondant aux contraintes spécifiées en amont. La partie contrôle est plus particulièrement divisée en deux aspects : la sécurité, obtenue formellement par synthèse afin de produire des espaces de configurations accessibles, et l'optimisation, implémentable par le concepteur et produisant un ordre de reconfiguration à partir d'un espace accessible. L'intégration sécurité/optimisation proposée est assimilable à un système réactif avec boucle de rétroaction. Un exemple démontrant la méthodologie est réalisé, et fait apparaître ses avantages tant en terme de simplification de conception (spécification par contraintes, approche automatique) qu'en terme de sécurité (contrôle formel).

L'adaptation est aujourd'hui devenue un enjeu majeur en Génie Logiciel. Les ingénieurs sont en effet régulièrement confrontés à des demandes d'évolution qui peuvent prendre de nombreuses formes : mises à jour, nouvelles versions, besoins en nouvelles fonctionnalités, etc. Cette tendance est accrue par l'émergence de nouveaux domaines tels que l'informatique ubiquitaire ou le cloud computing qui exigent des changements dynamiques dans des environnements en constante évolution. Ainsi, dans ces domaines, les ressources sont souvent élastiques, volatiles et hétérogènes. Cette thèse s'intéresse en particulier à la conception et à l'exécution d'applications distribuées composées d'entités hétérogènes et qui nécessitent d'être adaptées durant l'exécution. Notre approche s'appuie sur les modèles à composant orientés service et sur les styles d'architectures SOA et REST. Nous proposons un framework, nommé RoSe, qui permet l'import de ressources distantes dans un framework à composant orienté service et l'export de service locaux. RoSe permet aux développeurs et aux administrateurs de gérer la distribution des applications de manière totalement indépendante et dynamique grâce à un langage de configuration et d'une API dite fluent. Le framework lui-même est modulaire et flexible et supporte l'ajout et le retrait de composants durant l'exécution. L'implantation de RoSe est hébergée au sein du projet OW2 Chameleon et est aujourd'hui utilisée dans plusieurs projets industriels et académiques.

Les architectures dynamiques orientées services ( D-SOA) se concentrent sur les interactions client-serveur à couplage faible, où les deux peuvent apparaître et disparaître à l'exécution. Notre objectif est de concevoir des systèmes de surveillance pour ces architectures. Comme les systèmes de surveillance classiques sont statiquement injectés dans les services surveillés, ils ne peuvent pas gérer correctement le cycle de vie des services d'exécution. En outre, quand un service est remplacé par un autre service, d'autres services peuvent toujours utiliser l'ancienne référence. Cette référence vers un service absent, lorsqu'elle est gardée en mémoire, peut induire des comportements non désirés. Cette thèse contribue à la conception d'un système de surveillance de l'utilisation des services, qui soit résistant à la dynamique de la plateforme et qui soit en mesure de faire face à l'utilisation des références obsolètes. Ce but est atteint en trois étapes. Tout d'abord, en considérant le caractère dynamique des systèmes SOA dans un environnement ouvert, nous concevons une approche de monitoring résistant au la dynamique de la plateforme. Nous identifions deux propriétés clés du système de surveillance à couplage faible: résilience à la dynamicité, c'est-à-dire qu'un moniteur d'interface et son état sont maintenus en mémoire et transférés à un nouveau service lors de la disparition d'un service utilisé, et exhaustivité, c'est-à-dire qu'un service surveillé ne peut pas contourner les observations du moniteur. Ensuite, pour éviter l'usage de références vers des services qui ne sont plus actifs, nous proposons un service de sécurité côté client (SSU Layer), qui permet de traiter ce problème de manière transparente. Si un service utilisé disparaît, la couche SSU peut soit substituer le service de manière transparente, soit lever une exception pour avertir explicitement le client. Cette couche SSU est basée sur une approche transactionnelle qui vise à préserver la cohérence des services actifs. Enfin, nous proposons d'intégrer les deux approches dans un nouveau système de surveillance (NewMS). Les NewMS hérite des principes des deux systèmes précédents: la résilience à la dynamicité, l'exhaustivité et la tolérance aux fautes. Il peut dynamiquement surveiller l'utilisation de services et traiter les références obsolètes de manière transparente. Ces trois propositions sont implémentées dans la plateforme OSGi. Nous avons développé une application simple qui simule un système de réservation de place, qui est monitoré par notre systèmes. Nous avons également proposé différentes spécifications pour ce système. Nos résultats démontrent que le coût d'observation de notre moniteur est proche du coût d'un monitor classique, ne prenant pas en compte les problématiques liées à la dynamique.

L'informatique multi-nuages s'est imposée comme un paradigme de choix pour créer des applications distribuées à large échelle s'exécutant à des emplacements géographiques ré- partis. L'informatique multi-nuages consiste en l'utilisation de multiples environnements de nuages indépendants qui ne nécessitent pas d'accord a priori entre les fournisseurs de nuage ou un tiers. Toutefois, ces applications conçues pour un environnement multi-nuages doivent faire face à de véritables défis en terme d'architecture, de modèle et de technologies. L'utilisation de l'informatique multi-nuages se heurte à l'hétérogénéité et à la complexité des offres de nuage. Ainsi, l'informatique multi-nuages doit faire face aux défis de la portabilité, de l'approvisionnement, de l'élasticité et de la haute disponibilité que nous identifions dans cette thèse. Dans ce travail de thèse, nous proposons un modèle d'applications nommé soCloud qui adresse ces quatre défis. C'est un modèle basé sur le standard SCA du consortium OASIS pour concevoir de manière simple et cohérente des applications distribuées à large échelle pour un environnement multi-nuages. Un nouveau langage dédié d'élasticité a été proposé pour exprimer efficacement l'élasticité d'applications multi-nuages par l'abstraction. Nous proposons aussi une plateforme multi-nuages soCloud conçue pour déployer, exécuter et gérer des applications réparties à travers plusieurs nuages. Le modèle d'applications soCloud a été utilisé pour la mise en œuvre de trois applications distribuées déployées dans un environnement multi-nuages. Quant à la plateforme soCloud, elle a été implantée, déployée et expérimentée sur dix nuages : Windows Azure, DELL KACE, Amazon EC2, CloudBees, OpenShift, dotCloud, Jelastic, Heroku, Appfog et Eucalyptus. Ces expériences sont utilisées pour valider la nouveauté des solutions approtées. Grâce à notre contribution, nous visons à offrir un moyen simple et efficace pour concevoir, déployer, exécuter et gérer des applications distribuées pour des environnements multi- nuages en proposant un modèle et une plateforme.