Les algues brunes sont des organismes photosynthétiques multicellulaires, appartenant à la lignée des straménopiles, et dont l'habitat principal est la zone intertidale. Une de leurs caractéristiques métaboliques est d'utiliser le mannitol (polyalcool à six atomes de carbone) comme forme de stockage du carbone issu de la photosynthèse. Le métabolisme du mannitol chez ces organismes fait intervenir quatre enzymes, deux pour la synthèse et deux pour le recyclage, regroupées dans le cycle du mannitol. Parmi les algues brunes, Ectocarpus siliculosus est l'organisme modèle pour étudier différents aspects de leur biologie. Au cours de la thèse, trois gènes de cette algue codant pour les enzymes responsables de la première étape du cycle du mannitol, la mannitol-1-phosphate déshydrogénase (M1PDH), ont été étudiés (EsM1PDH1, EsM1PDH2, et EsM1PDH3). Les M1PDHs catalysent une réaction réversible entre le fructose-6-phosphate et le mannitol-1-phosphate. Une version du gène EsM1PDH, codant pour une protéine tronquée en N-terminal afin d'éliminer un domaine de fonction inconnue, a été surexprimée chez la bactérie Escherichia coli. La protéine recombinante tronquée a été purifiée et caractérisée au niveau biochimique, notamment pour déterminer ses paramètres cinétiques dans les deux sens de la réaction catalysée par les M1PDHs. Ces résultats ont été complétés par l'analyse de l'expression des gènes codant pour les enzymes du cycle du mannitol chez E. siliculosus au cours du cycle diurnal. L'ensemble de ces observations contribue à mieux comprendre une voie métabolique clé dans la physiologie des algues brunes. / Brown algae are multicellular photosynthetic organisms belonging to the stramenopile lineage and which are mainly found in the intertidal zone. One of their metabolic characteristics is to store carbon fixed by photosynthesis through the production of mannitol, a 6-carbon non-cyclic polyol. Synthesis and recycling of mannitol in these organisms occur through the mannitol cycle, which includes two steps for synthesis and two for recycling. Among brown algae, Ectocarpus siliculosus represents the model organisms to study different aspects of their biology. During the PhD thesis, three genes coding for the enzymes involved in the first step of the mannitol cycle, the mannitol-1-phosphate dehydrogenase (M1PDH), were studied (EsM1PDH1, EsM1PDH2, and EsM1PDH3). M1PDHs catalyze a reversible reaction between fructose-6-phosphate and mannitol-1-phosphate. One modified version of the EsM1PDH1 gene, coding for a N-terminal truncated protein in order to deleted a domain of unknown function, was overexpressed in the bacteria Escherichia coli. The truncated recombinant protein was purified and biochemically characterized, notably to determine kinetic parameters in both directions of the reversible reaction catalyzed by M1PDH. These results were completed by analysis of changes in expression of genes encoding enzymes involved in the mannitol cycle during the diurnal cycle. These observations contribute to increasing the understanding of a key metabolic pathway in brown algal physiology.

Dans l’ère de Big Data, les applications intensives en données gèrent des volumes de données extrêmement grand. De plus, ils ont besoin de temps de traitement rapide. Une grande partie de ces applications sont déployées sur des infrastructures cloud. Ceci est afin de bénéficier de l’élasticité des clouds, les déploiements sur demande et les coûts réduits strictement relatifs à l’usage. Dans ce contexte, la réplication est un moyen essentiel dans le cloud afin de surmonter les défis de Big Data. En effet, la réplication fournit les moyens pour assurer la disponibilité des données à travers de nombreuses copies de données, des accès plus rapide aux copies locales, la tolérance aux fautes. Cependant, la réplication introduit le problème majeur de la cohérence de données. La gestion de la cohérence est primordiale pour les systèmes de Big Data. Les modèles à cohérence forte présentent de grandes limitations aux aspects liées aux performances et au passage à l’échelle à cause des besoins de synchronisation. En revanche, les modèles à cohérence faible et éventuelle promettent de meilleures performances ainsi qu’une meilleure disponibilité de données. Toutefois, ces derniers modèles peuvent tolérer, sous certaines conditions, trop d’incohérence temporelle. Dans le cadre du travail de cette thèse, on s'adresse particulièrement aux problèmes liés aux compromis de cohérence dans les systèmes à large échelle de Big Data. Premièrement, on étudie la gestion de cohérence au niveau du système de stockage. On introduit un modèle de cohérence auto-adaptative (nommé Harmony). Ce modèle augmente et diminue de manière automatique le niveau de cohérence et le nombre de copies impliquées dans les opérations. Ceci permet de fournir de meilleures performances toute en satisfaisant les besoins de cohérence de l’application. De plus, on introduit une étude détaillée sur l'impact de la gestion de la cohérence sur le coût financier dans le cloud. On emploi cette étude afin de proposer une gestion de cohérence efficace qui réduit les coûts. Dans une troisième direction, on étudie les effets de gestion de cohérence sur la consommation en énergie des systèmes de stockage distribués. Cette étude nous mène à analyser les gains potentiels des reconfigurations adaptatives des systèmes de stockage en matière de réduction de la consommation. Afin de compléter notre travail au niveau système de stockage, on s'adresse à la gestion de cohérence au niveau de l’application. Les applications de Big Data sont de nature différente et ont des besoins de cohérence différents. Par conséquent, on introduit une approche de modélisation du comportement de l’application lors de ses accès aux données. Le modèle résultant facilite la compréhension des besoins en cohérence. De plus, ce modèle est utilisé afin de délivrer une cohérence customisée spécifique à l’application. / In the era of Big Data, data-intensive applications handle extremely large volumes of data while requiring fast processing times. A large number of such applications run in the cloud in order to benefit from cloud elasticity, easy on-demand deployments, and cost-efficient Pays-As-You-Go usage. In this context, replication is an essential feature in the cloud in order to deal with Big Data challenges. Therefore, replication therefore, enables high availability through multiple replicas, fast data access to local replicas, fault tolerance, and disaster recovery. However, replication introduces the major issue of data consistency across different copies. Consistency management is a critical for Big Data systems. Strong consistency models introduce serious limitations to systems scalability and performance due to the required synchronization efforts. In contrast, weak and eventual consistency models reduce the performance overhead and enable high levels of availability. However, these models may tolerate, under certain scenarios, too much temporal inconsistency. In this Ph.D thesis, we address this issue of consistency tradeoffs in large-scale Big Data systems and applications. We first, focus on consistency management at the storage system level. Accordingly, we propose an automated self-adaptive model (named Harmony) that scale up/down the consistency level at runtime when needed in order to provide as high performance as possible while preserving the application consistency requirements. In addition, we present a thorough study of consistency management impact on the monetary cost of running in the cloud. Hereafter, we leverage this study in order to propose a cost efficient consistency tuning (named Bismar) in the cloud. In a third direction, we study the consistency management impact on energy consumption within the data center. According to our findings, we investigate adaptive configurations of the storage system cluster that target energy saving. In order to complete our system-side study, we focus on the application level. Applications are different and so are their consistency requirements. Understanding such requirements at the storage system level is not possible. Therefore, we propose an application behavior modeling that apprehend the consistency requirements of an application. Based on the model, we propose an online prediction approach- named Chameleon that adapts to the application specific needs and provides customized consistency.

Le stockage géologique du CO2 et/ou la récupération assistée de pétrole par injection de CO2 dans des réservoirs pétroliers, pourraient permettre de limiter le CO2 atmosphérique. Cependant, le CO2 peut être associé à de l’oxygène. Prédire l’évolution des hydrocarbures dans ces conditions, implique d’étudier les mécanismes de l’oxydation. Des expériences d’oxydation et des modélisations cinétiques détaillées ont été réalisées avec des composés modèles purs ou en mélange. La comparaison des résultats expérimentaux et de modélisation a permis la construction d’un mécanisme d’oxydation d’hydrocarbures, et a souligné les paramètres influençant l’apparition d’une auto-inflammation. La bonne cohérence des expérimentations et des modélisations, est prometteuse pour le développement d’un outil de prédiction afin de déterminer la limite d’auto-inflammation ainsi que l’évolution de la composition des hydrocarbures, pour estimer la stabilité d’un système pétrolier en contexte d’injection de CO2 / The geological storage of CO2 (CO2 Capture-Storage – CCS) and the Enhanced Oil Recovery (EOR) by CO2 injection into petroleum reservoirs could limit CO2 atmospheric accumulation. However, CO2 can be associated with oxygen. To predict the hydrocarbon evolution under these conditions involves the study of oxidation mechanisms. Oxidation experiment and kinetic detailed modeling were carried out with pure compounds. The comparison between experimental and modeling results led to the construction of a hydrocarbon oxidation kinetic model and emphasized the parameters leading to auto ignition. The good agreement between our experiments and modeling are promising for the development of a tool predicting the critical temperature leading to auto-ignition and the evolution of hydrocarbon composition, to estimate the stability of a petroleum system in CO2 injection context

La qualité d’un réseau électrique se mesure notamment par sa résilience, à savoir sa capacité à continuer de fournir, de façon stable, une électricité de qualité malgré les incidents. Cette continuité d’alimentation est notamment assurée par le réglage de la fréquence, ce dernier faisant office de moyen de coopération entre les différentes sources du réseau. Les travaux de cette thèse étudient en profondeur les différentes façons d’assurer ce réglage de la fréquence sur des microréseaux alternatifs îlotés au regard des problématiques nouvelles : intégration croissante de sources d’énergie renouvelables intermittentes et baisse (voire disparition) de l’inertie inhérente aux groupes synchrones tournants. L’objectif principal est de proposer un ensemble de modèles analytiques permettant d’appréhender le comportement dynamique de la fréquence et des puissances actives transitant sur un microréseau, quelle que soit la topologie de ce dernier, afin de constituer une aide au dimensionnement. À cet objectif global s’ajoute un certain nombre de sous-objectifs qui structurent et guident l’ensemble des travaux :- Un objectif pédagogique : les couplages entre l’équilibre des puissances actives et la fréquence sur un réseau alternatif sont clairement explicités, que ces couplages relèvent de la structure et des paramètres physiques du microréseau ou qu’ils soient liés aux lois et paramètres de commande. La lecture des modèles doit ainsi permettre de comprendre analytiquement les différents liens de cause à effet entre les paramètres du système, la fréquence et les puissances,et les spécificités propres à chaque topologie de microréseau.- Un objectif de simplicité et de modularité : les modèles proposés doivent pouvoir être adaptés selon les cas particuliers de topologies, afin que tout lecteur puisse les réutiliser facilement en dehors du cadre de cette étude. Pour ce faire, ces travaux utilisent des modèles mathématiques sous forme de schémas blocs, intégrables sous Matlab.- Enfin, un objectif de modélisation « grand signal » : pour trancher avec l’approche petit signal de beaucoup de modélisations de microréseaux classiques, et pour permettre d’appréhender le comportement du microréseau sur une large plage de déséquilibre de puissance

Les déchets nucléaires de haute activité, produits en France sous forme de colis de verre lors du traitement du combustible usé, sont destinés à être stockés en couche géologique profonde sur le long terme. L’arrivée de l’eau de l’environnement au contact du colis est prévue après quelques milliers d’années. De nombreuses études sur la durabilité d’un simulant non radioactif du verre industriel ont montré que le verre au contact de l’eau s’altère selon plusieurs régimes de vitesse, aboutissant à la formation d’une pellicule d’altération « passivante » et à l’instauration d’un régime de vitesse résiduelle sur le long terme. Cependant, la matrice vitreuse est soumise à la radioactivité des radioéléments qu’elle confine. Ce travail de thèse a pour objectif de se focaliser sur l’influence de l’irradiation sur la pellicule d’altération formée au cours de ce régime de vitesse résiduelle d’un point de vue structural et mécanistique. Dans ce but, la démarche choisie s’articule selon trois axes complémentaires. Des verres modèles simples non radioactifs ont été altérés et irradiés de façon externe afin d’observer les modifications engendrées par des effets électroniques (irradiations aux électrons et aux particules alpha).Le comportement à l’altération de ces mêmes types de verres, préalablement irradiés par des ions lourds, a été étudié de façon à appréhender l’impact de la dose balistique par le verre avant l’arrivée de l’eau. Enfin, l’altération d’un verre complexe dopé en émetteur alpha a été mise en œuvre afin de se rapprocher d’une situation plus réaliste. / High-level radioactive waste (HLW) remaining after spent nuclear fuel reprocessing is immobilized within a glass matrix, eventually destined for geological disposal. Water intrusion into the repository is expected after several thousand years. The alteration of a non-radioactive surrogate for nuclear glass has been extensively studied and it has been determined that successive leaching mechanisms lead to the formation of a “passivating” alteration layer and to the establishment of a residual rate regime in the long term. However, glass packages are submitted to the radioactivity of confined radioelements. This work focuses on the influence of irradiation on the alteration layer formed during the residual rate regime, in a structural and mechanistic point of view. Three focal areas have been selected. Non-radioactive simple glasses have been leached and externally irradiated in order to determine modifications induced by electronic effects (irradiations with electrons and alpha particles). The same type of glass samples have been previously irradiated with heavy ions and their leaching behavior have been studied in order to assess the impact of ballistic dose cumulated by the glass before water intrusion. Leaching behavior of a complex radioactive glass, doped with an alpha-emitter, has been studied to consider a more realistic situation.

Le développement rapide des batteries lithium-ion nécessite des études de vieillissement précises. L'objectif de la thèse est de préciser sur une nouvelle chimie de cellule (NMC) l'impact des paramètres sur le vieillissement, à savoir la température, l'intensité du courant et l'état de charge, et de le mettre en œuvre dans un modèle prédictif et reparamétrable.Une campagne de tests permet de quantifier l'impact unitaire des paramètres de vieillissement sur la perte de capacité de chaque batterie. Nous intégrons les résultats dans un modèle de fatigue. Celui-ci module l'impact d'un ampère-heure échangé par les conditions d’échange de cet ampère-heure au moyen de fonctions de pondération. Ce modèle est ensuite implémenté dans un logiciel, muni de son interface homme machine. Il permet à l'utilisateur de se familiariser avec le vieillissement et de faire des calculs de prédiction de perte de capacité de la batterie.Cependant, ce modèle peut dériver avec le temps en raison de sollicitations répétées. Par conséquent, ses paramètres doivent être mis à jour au moyen de mesures sur le terrain, afin de rester précis. Ces mesures sur le terrain sont soumises à la méthode dite d'analyse incrémentielle des capacités (ICA), consistant à analyser la quantité dQ/dV en fonction de V. Nous avons montré que l’évolution des pics observables sur l’ICA peut être corrélée à la cinétique du premier modèle de fatigue, ce qui permet de se servir de cette mesure pour le recalibrer. Cette mesure permet de réaliser le couplage avec le modèle de fatigue. Enfin, des tests applicatifs permettent de valider la méthode développée. / Reliable development of LIBs requires accurate aging studies. The objective of the thesis is to clarify on a new cell chemistry (NMC) the impact of the parameters on aging, namely the temperature, the rated current intensity and the state of charge, and to implement it in a predictive and updatable model.A test campaign makes it possible to quantify the unit impact of the aging parameters on the loss of capacity of each battery cell. We integrate the results into a fatigue model. The latter modulates the impact of an exchanged ampere-hour by the exchange conditions of this ampere-hour by means of weighting functions. This model is then implemented in a software, equipped with its man/machine interface. It allows the user to become familiar with aging and to make prediction calculations of loss of battery capacity.This model can drift with time due to repeated solicitation, so its parameters need to be updated by on-field measurements, to remain accurate. These on-field measurements are submitted to the so-called Incremental Capacity Analysis method (ICA), consisting in the analysis of dQ/dV as a function of V. We have shown that the evolution of the peaks observable on the ICA can be correlated with the kinetics of the first fatigue model. This measurement makes it possible to couple with the fatigue model. Finally, application tests validate the method developed.

Les enjeux de réduction des consommations des transports amplifie l'intérêt pour de nouveaux stockages d'énergie a forte densité de puissance et d'amortisseurs performants permettant d'alléger les structures. Les systèmes Hétérogènes Lyophobes (SHL) utilisent le mouillage forcé de matrices poreuses pour convertir les énergies mécaniques en énergies interfaciales qui peuvent ensuite être restituée(stockage) ou dissipée(amortisseur) selon le choix de liquide et de matériau. Ces systèmes ont été étudiés depuis les années 80 du fait de leurs propriétés prometteuses pour ces applications en amortissement et stockage d'énergie mécaniques mais aussi comme objet physique.L'application de ces systèmes requière de comprendre leurs intrusion et extrusion du liquide hors du volume poreux sur une plage de température et de durée d'intrusion.Un dispositif d'intrusion à haute pression (100 MPa) a été développé pour étudier l'impact de la température (5-70°C) et de la durée d'intrusion sur trois décades afin de mesurer précisément le comportement dynamique à échelle macroscopique.Ce dispositif a été utilisé pour étudier un matériau de porosité cylindrique (MCM-41) qui a été rendu non mouillant par un greffage hydrophobe en condition anhydre stricte qui a été intégré au laboratoire.Les pressions d'intrusions de l'eau dans le MCM-41 sur une large plage de durée et de température ont confirmé le modèle d'ancrage de la ligne de contact au cours de l'intrusion et à l'extrusion le modèle de nucléation de bulle avec la contribution majeure de la tension de ligne, mesurée sur les autres solutions aqueuses. Des mesures inédites avec de l'eau deutérée, des solutions salines jusqu'à saturation et en pH alcalin ont éclairé la contribution des liaisons hydrogènes, des ions et des silanols sur la pression d'intrusion et la dissipation d'énergie.Le deuxième matériau étudié (ZIF-8) présente une structure cristalline de cages nanométriques connectées par des ouvertures commensurables avec les molécules d'eau dont l'intrusion présente une hystérèse réduite pour le stockage d'énergie. Les mesures dynamiques précises ont montré au-dessus de 35°C un comportement inédit de constance de la pression d'intrusion sur trois décades de durée. Aux températures inférieures une surpression de grande ampleur en puissance -1/2 contraste avec les modèles de réponse linéaire et présente une dépendance affine en température.Des mesures dynamiques inédites avec de l'eau deutérée ont révélé un impact significatif des liaisons hydrogènes. Des particules de différentes durée de synthèse ont montré que la pression d'intrusion est principalement pilotée par des défauts et non la capillarité.Ces résultats inédits ont amené à réaliser des expériences de diffusion de neutrons sous pression qui ont apporté des mesures inédites de déformation des pores cylindriques sous l'effet de l'intrusion et confirmé l'existence de cluster d'eau séparé au sein du ZIF-8. / The stakes of reducing the consumption of transportation drives the interest in high density energy storage as well as shock absorbers to reduce the weight and power of vehicles.Heterogeneous Lyophobic Systems leverage forced wetting to convert mechanical energy into interfacial energy which can be recovered later (storage) or dissipated (damper) depending on the choice of liquid and material.These systems have been studied since the 80s because of their promising properties for damping and storage applications but also as a physics topic.Actual use of these systems require the understanding and control of their intrusion and extrusion pressures in a relevant range of temperatures and over different time scales.A macroscopic high pressure intrusion device (100 MPa) was developed to study the impact of temperature (5-70°C) and the duration of intrusion over three decades to measure precisely the dynamic behavior.This device was used to study a material with cylindrical pores (MCM-41) which was made non-wetting thank to anhydrous hydrophobic grafting protocol that has beenintegrated into the laboratory.Water intrusion pressures in the MCM-41 over a wide rangeof time and temperature confirmed the model of anchored contact line duringintrusion and the bubble nucleation model during extrusion.This confirmed the key contribution of line tension which was quantified and in water and on other aqueous solutions.Original measures with deuterated water, saturated brine andhigh pH have clarified the contributions from hydrogen bonds, ions and silanols to the intrusion pressure and energy dissipation.The second material (ZIF-8) is a crystal composed of nanometric cavities connected by openings as large as water molecules. Water intrusion has a low hysteresis suitable for storage and above 35°C a unprecedented behavior of constant pressure of intrusion spanning three orders of intrusion duration.At lower temperatures, intrusion pressures see ample increase scaling as a power law -1/2 which conflicts with linear response behavior. This descriptive model depends linearly on temperature, dropping to zero at 35°C.First measurements on deuterated water showed similar pattern and a strong impact of hydrogen bonds. Particles from different synthesis durations showed that the intrusion pressure is heavily dependent on inner defects and not capillarity.Those new results driving questions about microscopic mechanisms lead to neutron scattering experiments under pressure. These brought unprecedented measures of cylindrical pores deformations under intrusion and confirmed the division of water in ZIF-8 cavities.

L'autonomie énergétique est un verrou majeur au déploiement massif de réseau de capteurs sans fil dans nombreuses applications. La récupération d'énergie et son stockage constituent une voie pour améliorer cette autonomie. Dans certaines applications en environnement sévère ou nécessitant des durées de vie élevées, l'utilisation de batteries pour le stockage est prohibée. On a alors recours à du stockage sur supercondensateurs. Ce type de stockage présente des inconvénients nécessitant un compromis entre 3 facteurs : la charge rapide des supercondensateurs (capacité faible), l'énergie maximale stockée (capacité forte) et la maximisation de l'usage de l'énergie stockée (tension résiduelle basse). Pour répondre à ces critères apparemment contradictoires, nous avons proposé trois architectures de stockage auto-adaptatif. La première est composée d'une matrice de quatre supercondensateurs identiques, interconnectés par des interrupteurs, dont la capacité équivalente s'adapte à l'énergie stockée. Les deuxième et troisième architectures sont constituées de deux supercondensateurs, l'une de capacité faible et l'autre de capacité grande, la différence entre les deux architectures étant liée au nombre et type d'interrupteurs utilisés. Les architectures de stockage auto-adaptatif que nous avons proposées incluent une circuiterie de contrôle appropriée autoalimentée et permettant de faire varier la capacité apparente du dispositif. De plus, chaque architecture permet un démarrage à froid avec des supercondensateurs complètement vides. Ces trois architectures ont d'abord été optimisées en simulation puis validées expérimentalement en composants discrets. Finalement, nous avons implémenté l'architecture de stockage auto-adaptatif à deux supercondensateurs au sein d'un système de mesure sans fil complet utilisant une source de récupération d'énergie et son électronique associée pour son alimentation et montré la pertinence de cette approche de stockage reconfigurable. En termes d'efficacité d'usage de l'énergie, elles permettent d'atteindre jusqu'à 94,7% en composants discrets, valeur qui pourrait être encore améliorée en version intégrée sur silicium à la fois pour la circuiterie de contrôle et les supercondensateurs. / Energy autonomy is a major challenge in the massive deployment of wireless sensor networks in numerous applications. Energy harvesting and storage can serve as solutions to the autonomy issues. However, the harsh environment of certain applications requires a long lifetime since the use of batteries for storage is prohibited. We then resort to storage on ultra-capacitors. This type of storage has disadvantages that require a compromise between 3 factors: the fast charge of ultra-capacitors (low capacity), the maximum energy storage (strong capacity), and the maximization of stored energy utilization (low residual voltage). To meet these seemingly contradictory criteria, we propose three self-adaptive storage architectures. The first consists of a matrix of four identical ultra-capacitors, interconnected by switches, whose equivalent capacity adapts to the stored energy. The second and third architectures consist of two ultra-capacitors, one of low capacity and the other of large capacity, the difference between the two architectures being related to the number and type of switches used. The self-adaptive storage architectures that we propose include a suitable self-powered control circuitry to vary the apparent capacity of the device. In addition, each architecture allows a cold start with completely empty ultra-capacitors. These three architectures were first optimized through simulation, and then validated experimentally with discrete components. Finally, we implemented the self-adaptive storage architecture with two ultra-capacitors in a completely wireless measurement system, using an energy harvesting source and its associated electronics for its power supply, and demonstrated the relevance of this approach of reconfigurable storage. In conclusion, we deduce that the topologies can reach an efficiency of energy usage of up to 94.7% by employing discrete components, a value that could be further improved through the exploitation of a silicon integrated version for both the control circuitry and the ultra-capacitors.

Le Cloud, avec son modèle économique, offre la possibilité d’un gestion élastique des ressources; les utilisateurs peuvent louer des ressources selon leurs besoins. Cette élasticité permet de réduire les coûts énergétiques et financiers, et aide les applications à s’adapter aux charges de travail variables.Les applications manipulant de grandes quantités de données exécutées dans le Cloud ou sur des supercalculateurs sont souvent colocalisées avec un système de stockage distribué pour garantir un accès rapide aux données. Bien que de nombreux travaux aient été proposés pour redimensionner dynamiquement les capacités de calcul pour s’ajuster à la charge de travail, le stockage n’est pas considéré comme malléable (capable d’être redimensionné dynamiquement) puisque les transferts de grandes quantités de données nécessaires sont considérés trop lents. Cependant, le matériel et les techniques de stockage ont évolué et cette hypothèse doit être réévaluée.Dans cette thèse, nous présentons une étude sous différents angles des opérations de redimensionnement des systèmes de stockage distribués.Nous commençons par modéliser la durée minimale de ces opérations pour évaluer leur vitesse potentielle. Puis, nous développons un benchmark conçu pour mesurer la viabilité de la malléabilité d’un système de stockage sur une plateforme donnée. Finalement, nous implémentons un gestionnaire d’opérations de redimensionnement pour systèmes de stockage distribués qui décide et organise les transferts de données requis par ces opérations. / The Cloud, with its pay-as-you-go model, gives the possibility of elastic resource management; users can claim and release resources as needed. This elasticity leads to financial and energetical cost reductions, and helps applications to cope with varying workloads.Distributed cloud and HPC applications processing large amounts of data are often co-located with a distributed storage system in order to ensure fast data accesses. Although many works have been proposed to dynamically rescale the processing part of such systems to match their workload, the storage is never considered as malleable (able to be dynamically rescaled) since moving massive amounts of data around is assumed to be too slow in practice. However, in recent years hardware and storage techniques have evolved and this assumption needs to be revisited.In this thesis, we present a study of the rescaling operations in distributed storage systems approached from different angles. We start by modeling the minimal duration of rescaling operations to estimate their potential speed. Then, we develop a benchmark to measure the viability of distributed storage system malleability on a given platform. Last, we implement a rescaling manager for distributed storage systems that decides and organizes the data transfers required during a rescaling operation.

La tuberculose (TB) est une maladie transmise par l'air causée par Mycobacterium tuberculosis (MTB) qui affecte habituellement les poumons, entraînant une toux sévère, de la fièvre et des douleurs thoraciques. En 2015, il a été estimé que plus de 9,6 millions de personnes dans le monde ont développé la tuberculose et que 1,5 millions sont morts de la maladie infectieuse dont 12% étaient co-infectés par le virus de l'immunodéficience humaine (VIH). En 2016, les statistiques ont atteint un total de 1,7 million de personnes décédées de la tuberculose avec environ 10,4 millions de nouveaux cas de TB diagnostiqués dans le monde. Le développement de systèmes de mesures rapides et fiables, ultra-sensibles, bon marché et facilement disponibles est essentiel pour lutter contre la tuberculose (TB) et la tuberculose multirésistante. Ce travail est une étude sur la faisabilité d'une part d'immunocapteurs électrochimique utilisant un antigène spécifique de Mycobacterium tuberculosis Ag85B pour détecter la tuberculose et d'autre part de biocapteurs utilisant l'enzyme cytochrome P450-2E1 (CYP2E1) pour détecter les médicaments antituberculeux dans le sérum ou l’eau.L'immunocapteur a été développé en adoptant la méthode ELISA indirecte qui a été utilisée pour la détection des anticorps IgG dans les tests ELISA IgG contre la tuberculose. Il a été réalisé en électrodéposant par voltamétrie cyclique (CV) d’abord de l'acide polyamique (PAA) sur une électrode de carbone vitreux (GCE) puis des antigènes recombinants de Mycobacterium tuberculosis Ag85B (Ag). Les électrodes modifiées ont été caractérisées par CV et SWV. Le profil de réponse de l'immunocapteur à des anticorps de Mycobacterium tuberculosis a été étudié par SWV et la réponse linéaire était dans une gamme de 0,3 à 1,6 mg / mL avec une limite de détection (LOD) de 0,08 mg / mL.D'autre part, deux plates-formes pour le développement de biocapteurs pour la détection de médicaments antituberculeux, l'éthambutol (ETH) et la rifampicine (RIF), ont également été préparées. L’une était un composite PAA/AgNPs (nanoparticules d’argent) déposé par goutte sur GCE pour former une plate-forme GCE/PAA/AgNPs. Alors que l'autre plate-forme (GCE/PPy/AgNPs) a été formée par électrodéposition de pyrrole en présence de nanoparticules d'argent (PPy + AgNPs) sur GCE en utilisant la chronopotentiométrie. Les plateformes GCE/PAA/AgNPs et GCE/PPy/AgNPs ont ensuite été caractérisées en utilisant la voltamétrie cyclique alors que leurs morphologies l’ont été par microscopie à force atomique (AFM) et microscopie électronique à balayage (MEB). L'immobilisation de l'enzyme cytochrome P450-2E1 (CYP2E1) sur les deux plates-formes a été réalisée par dépôt de gouttes. L'efficacité des biocapteurs GCE/PAA/AgNPs/CYP2E1 et GCE/PPy/AgNPs/CYP2E1 pour la détection de ETH et de RIF a été étudiée par DPV. Le biocapteur GCE/PPy/AgNPs/CYP2E1 a été capable de détecter les médicaments antituberculeux à leur concentration sérique maximale (2 à 6 μg/mL). Alors que le biocapteur GCE/PAA/AgNPs/CYP2E1 était capable de détecter l'ETH à des concentrations inférieures au taux sérique (2,5 ng/mL à 12,5 ng/mL). Par conséquent, le biocapteur GCE/PAA/AgNPs/CYP2E1 a la capacité de détecter ETH même à l'état de traces dans les systèmes aqueux. Ainsi, le biocapteur GCE/PAA/AgNPs/CYP2E1 a une limite inférieure de détection de l'ETH (0,75 ng/mL) par rapport au biocapteur GCE/PPy/AgNPs/CYP2E1 (1,3 µg/mL). La sensibilité du biocapteur GCE/PAA/AgNPs/CYP2E1 pour l'ETH était de 5 µA/ng.mL-1 alors que celle du biocapteur GCE/PPy/AgNPs/CYP2E1 était de 2,6 µA/µg.mL-1. Le biocapteur GCE/PPy/AgNPs/CYP2E1 était le seul biocapteur capable de détecter le RIF avec une limite de détection de 7,5 µg/mL. Le biocapteur GCE/PPy/AgNPs/CYP2E1 convient à la détection de l'ETH et du RIF aux taux sériques et aux systèmes aqueux. Alors que le GCE/PAA/AgNPs/CYP2E1 ne convient que pour la détection des médicaments antituberculeux à des niveaux traces dans l'eau. / Tuberculosis (TB) is an airborne disease caused by Mycobacterium tuberculosis (MTB) that usually affects the lungs leading to severe coughing, fever and chest pains. In 2015 it was estimated that over 9.6 million people worldwide developed TB and 1.5 million died from the infectious disease of which 12 % were co-infected with human immunodeficiency virus (HIV). In 2016 the statistics increased to a total of 1.7 million people died from TB with an estimated 10.4 million new cases of TB diagnosed worldwide. The development of the fast and reliable point-of-care systems that are ultra-sensitive, cheap and readily available is essential in order to address and control the spread of the tuberculosis (TB) disease and multidrug-resistant tuberculosis. This work is the feasibly study on one part on the development of electrochemical immunosensor using a specific Mycobacterium tuberculosis Ag85B antigen to detect tuberculosis and on another part on the development of biosensors using cytochrome P450-2E1 (CYP2E1) enzyme to detect anti-TB drugs in aqueous systems. The immunosensor was developed by adopting the indirect ELISA method which was used for the detection of the IgG antibodies using the tuberculosis IgG ELISA. The development of immunosensor was achieved using glassy carbon electrode (GCE) modified with polyamic acid (PAA) in which Mycobacterium tuberculosis recombinant antigen Ag85B (Ag) was immobilized. PAA was electrodeposited on glassy carbon electrode (GCE) using cyclic voltammetry. The modified electrodes were characterized by cyclic and square wave voltammetry. The response profile of the immunosensor at Mycobacterium tuberculosis antibodies was studied by square wave voltammetry and the linear response was in a range of 0.3 to 1.6 mg/mL with a detection limit (LOD) of 0.08 mg/mL. On the other hand, two platforms for the development of biosensors for the detection of ethambutol and rifampicin (anti-TB drugs) were also prepared. Two platforms were prepared whereby polyamic acid-silver nanoparticles composite (PAA/AgNPs) was drop-coated on GCE to form GCE/PAA/AgNPs platform. While the other platform (GCE/PPy/AgNPs) was formed by electrodeposition of polypyrrole-silver nanoparticles composite (PPy/AgNPs) on GCE using chronopotentiometry. The GCE/PAA/AgNPs and GCE/PPy/AgNPs platforms were then characterized using cyclic voltammetry while their morphologies were obtained by atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy (SEM). The immobilization of cytochrome P450-2E1 enzyme (CYP2E1) on both platforms was achieved by means of drop coating. The efficiency of the GCE/PAA/AgNPs/CYP2E1 and GCE/PPy/AgNPs/CYP2E1 biosensors for the detection of ethambutol (ETH) and rifampicin (RIF) was studied by differential pulse voltammetry (DPV). The GCE/PPy/AgNPs/CYP2E1 biosensor was able to detect anti-TB drugs at their peak serum levels (2 – 6 µg/mL). Whereas the GCE/PAA/AgNPs/CYP2E1 biosensor was able to detect ethambutol at concentrations lower than the serum level (2.5 ng/mL to 12.5 ng/mL). Therefore, GCE/PAA/AgNPs/CYP2E1 biosensor has an ability to detect ethambutol even at trace levels in aqueous systems. Thus, the GCE/PAA/AgNPs/CYP2E1 biosensor have lower limit of detecting ETH (0.75 ng/mL) than GCE/PPy/AgNPs/CYP2E1 biosensor (1.3 µg/mL). The sensitivity of GCE/PAA/AgNPs/CYP2E1 biosensor for ETH was 5 μA/ng.mL-1while the sensitivity of GCE/PPy/AgNPs/CYP2E1 biosensor was 2.6 μA/μg.mL-1. The GCE/PPy/AgNPs/CYP2E1 biosensor was the only biosensor that was able to detect RIF with a limit of detection of 7.5 µg/mL. The GCE/PPy/AgNPs/CYP2E1 biosensor is suitable for the detection of ETH and RIF at serum levels and aqueous systems. While the GCE/PAA/AgNPs/CYP2E1 is suitable for only detecting anti-TB drugs at trace levels in water.