Mes travaux de thèse s'articulaient autour de la validation de modèles et de programmes. En ce sens, les modèles sont validés par animation, de manière à s'assurer qu'ils décrivent le bon comportement du système qu'ils représentent. Il s'agit d'un processus semi-automatique, car l'utilisateur sélectionne les actions du système à exécuter et effectue la comparaison entre les descriptions informelles données dans le cahier des charges et les résultats produits par le modèle. Un modèle validé est ensuite utilisé dans l'objectif de produire des cas de tests fonctionnels destinés à être joués sur une implantation ou un système sous test. Le modèle formel est ainsi utilisé à deux niveaux : d'une part, il permet de calculer de manière automatique les suites de tests, et, d'autre part, il sert d'oracle pour établir le verdict du test.<br />Au cours de ces travaux, nous nous sommes intéressés à la validation de programmes Java par l'intermédiaire de son langage de modélisation associé, nommé JML. Suite aux expériences et aux savoirs-faire accumulés au sein de l'équipe Techniques Formelles et à Contraintes du Laboratoire d'Informatique de Franche-Comté, nous avons choisi d'appliquer une représentation logico-ensembliste des modèles JML, reposant sur des solveurs de contraintes pour gérer les valeurs des variables des modèles objets que nous traitons. A partir de cette représentation symbolique, nous avons exprimé l'animation symbolique d'un modèle objet basé sur la sémantique de Java, utilisant les descriptions formelles contenues dans les pré- et postconditions des spécifications des méthodes.<br />Nous nous sommes ensuite appuyés sur la définition symbolique des états du système objet pour extraire des cibles de tests, liées aux comportements issus des méthodes, définies par un prédicat obtenu par conjonction de la condition d'activation du comportement et de la mise aux limites des attributs des objets du système et des paramètres de la méthode sous test. L'animation symbolique du modèle entre en jeu pour la construction des cas de tests. Un algorithme de parcours de l'espace d'états effectue la recherche d'un chemin d'exécution menant à la cible. Les cas de tests sont ensuite concrétisés pour produire un pilote de test Java. Une étude de cas a été menée sur une modélisation fonctionnelle d'un porte-monnaie électronique.<br />Ces travaux ont été implantés dans un prototype, nommé JML-Testing-Tools, qui permet l'animation symbolique d'un modèle JML et la génération de cas de tests pour l'implantation Java qui lui est associée. Ce prototype est composé d'un compilateur traduisant une spécification JML et des signatures de classes Java dans un format logico-ensembliste. Le modèle décrit dans ce format est ensuite animé par un interpréteur rétablissant la sémantique opérationnelle du Java/JML.

De nos jours, les mémoires embarquées sont les composants les plus denses dans les "System-On-Chips" (SOCs), représentant actuellement plus que 90% de leur superficie totale. Parmi les différents types de mémoires, les SRAMs sont très largement utilisées dans la conception des SOCs, particulièrement en raison de leur haute performance et haute densité d'intégration. En revanche, les SRAMs conçues en utilisant des technologies submicroniques sont devenus les principaux contributeurs de la consommation d'énergie globale des SOCs. Par conséquent, un effort élevé est actuellement consacré à la conception des SRAMs à faible consommation. En plus, en raison de leur structure dense, les SRAMs sont devenus de plus en plus susceptibles aux défauts physiques comparativement aux autres blocs du circuit, notamment dans les technologies les plus récentes. Par conséquent, les SRAMs se posent actuellement comme le principal détracteur du rendement des SOCs, ce qui cause la nécessité de développer des solutions de test efficaces ciblant ces dispositifs.Dans cette thèse, des simulations électriques ont été réalisées pour prédire les comportements fautifs causés par des défauts réalistes affectant les blocs de circuits spécifiques aux technologies SRAM faible consommation. Selon les comportements fautifs identifiés, différents tests fonctionnels, ainsi que des solutions de tests matériels, ont été proposés pour détecter les défauts étudiés. Par ailleurs, ce travail démontre que les circuits d'écriture et lecture, couramment incorporés dans les SRAMs faible consommation, peuvent être réutilisés pour augmenter le stress dans les SRAMs lors du test, ce qui permet d'améliorer la détection des défauts affectant la mémoire. / Nowadays, embedded memories are the densest components within System-On-Chips (SOCs), accounting for more than 90% of the overall SOC area. Among different types of memories, SRAMs are still widely used for realizing complex SOCs, especially because they allow high access performance, high density and fast integration in CMOS designs. On the other hand, high density SRAMs designed with deep-submicrometer technologies have become the main contributor to the overall SOC power consumption. Hence, there is an increasing need to design low-power SRAMs, which embed mechanisms to reduce their power consumption. Moreover, due to their dense structure, SRAMs are more are more prone to defects compared to other circuit blocks, especially in recent technologies. Hence, SRAMs are arising as the main SOC yield detractor, which raises the need to develop efficient test solutions targeting such devices.In this thesis, failure analysis based on electrical simulations has been exploited to predict faulty behaviors caused by realistic defects affecting circuit blocks that are specific to low-power SRAMs, such as power gating mechanisms and voltage regulation systems. Based on identified faulty behaviors, efficient March tests and low area overhead design for testability schemes have been proposed to detect studied defects. Moreover, the reuse of read and write assist circuits, which are commonly embedded in low-power SRAMs, has been evaluated as an alternative to increase stress in the SRAM during test phase and then improve the defect coverage.

Le passage sélectif de molécules à travers la membrane interne des mitochondries est essentiel aux processus métaboliques des cellules eucaryotes. Cette communication cellulaire est assurée par des protéines transmembranaires de la famille des transporteurs mitochondriaux (MCF). Le transporteur ADP/ATP (AAC) est le membre le plus connu et le mieux caractérisé de cette famille. Il est responsable de l'import d'ADP dans la matrice mitochondriale et de l'export d'ATP après synthèse vers le cytosol. La structure d'AAC est connue mais plusieurs questions restent ouvertes concernant le mécanisme du transport, la sélectivité et l'état oligomérique, controversé, de la protéine. Pendant plusieurs années des études biochimiques réalisées sur la protéine solubilisée en détergent étaient en faveur d'une organisation dimérique du transporteur, mais la structure d'AAC, monomérique a remis en cause ce dogme. Afin de caractériser l'organisation oligomérique d'AAC in vivo, nous avons combiné plusieurs approches. Nous avons réalisé des expériences de FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) directement sur des cellules mammifères ou bactériennes (E. coli) surexprimant la protéine AAC fusionnée avec des sondes FRET. En parallèle, nous avons mis au point des tests fonctionnels afin de contrôler l'état des mitochondries et l'activité du transporteur dans ces cellules. Enfin nous avons étudié la stoechiométrie de liaison de l'inhibiteur carboxyatractyloside grâce à des mesures de respiration sur des mitochondries extraites de foie de rat et placées dans différents états métaboliques. L'ensemble des résultats présentés dans ce manuscrit ont permis de montrer que 1) l'unité fonctionnelle d'AAC est monomérique 2) l'organisation structurale d'AAC dans les membranes natives dépend de l'état métabolique des mitochondries et peut être associée à des phénomènes de régulation. / The transport of small molecules through the inner mitochondrial membrane is essential in eukaryotic metabolism and is selectively controlled by a family of integral membrane proteins, the Mitochondrial Carrier Family (MCF). The ADP/ATP carrier (AAC), which is responsible for the import of ADP to the matrix of mitochondria and the export of newly synthesized ATP toward the cytosol, is the best-known and characterized MCF member. Although its structure sheds light on several aspects of the carrier activity, additional investigations are still required to decipher the whole transport mechanism, to understand the specificity and to characterize the controversial oligomeric state of the protein. For many years, based on studies mainly carried on detergent solubilized AAC the general consensus has been in favor of a dimeric organization of the carrier. The AAC three-dimensional structure, monomeric, broke this dogma. In order to get a precise insight into the in vivo oligomeric organization of AAC we combined several approaches. Fluorescence resonance energy transfer (FRET) measurements were performed directly on mammalian and E.coli cells expressing AAC labeled with several types of FRET probes. In parallel, different functional assays were established to control the state of the mitochondria in these cells and the transport activity of these AAC fusions. Lastly, measurements of the respiration rate coupled to the titration of the inhibitory effect of carboxyatractyloside on isolated rat liver mitochondria were used to investigate the organization of AAC in native mitochondria within two regimes of oxidative phosphorylation. Taken together the results described herein revealed that 1) AAC can function mechanistically as a monomer, 2) the organization of AAC in native membranes might be related to the state of the mitochondria and be involved in regulation.

L’identification des mutations constitutionnelles à l’origine d’une prédisposition génétique au cancer est essentielle à la prise en charge médicale des patients et de leurs familles. Depuis l’implémentation des technologies de séquençage à haut-débit dans les laboratoires diagnostiques, le principal défi n’est plus la détection des variations génétiques mais leur interprétation et leur classification. La question de l’interprétation de la variation est particulièrement cruciale lorsqu’elle conditionne la stratégie thérapeutique. Ainsi, il est essentiel de disposer de tests simples adaptables en routine diagnostique pour faciliter l’interprétation des variations génétiques. Dans ce contexte, nous avons utilisé un test fonctionnel développé par notre équipe pour classer des variations dans le gène TP53 à l’origine du syndrome de Li-Fraumeni et pour appréhender la corrélation génotype - phénotype chez les patients LFS. Dans un deuxième temps, nous avons évalué la pertinence d’une approche multi-omique (RNA-Seq et métabolomique) pour discriminer les cellules sauvages des cellules avec mutation hétérozygote du gène TP53 ou des gènes BRCA impliqués dans la prédisposition génétique aux cancers du sein et de l’ovaire. Sur la base des données de transcriptome, un modèle mathématique a été développé pour détecter les variants correspondant à des mutations délétères. Nous avons ensuite sélectionné les biomarqueurs les plus discriminants pour les intégrer dans un test fonctionnel de RT-MLPA dédié à la voie p53. Nous avons enfin adapté cet essai pour qu’il soit réalisable sur une simple prise de sang, sans immortalisation des lymphocytes du patient. / The identification of the constitutional mutation responsible for a genetic predisposition to cancer is essential to the clinical management of the patient and its relatives. With the implementation of high-throughput sequencing to the diagnostic routine of these pathologies, the challenge no longer lies within the detection of alterations but in their biological and clinical interpretation. While specific treatments are emerging, simple functional assays to help with the interpretation of the detected variants are needed. In this context, we used a functional test developed by our team to classify variations in the TP53 gene responsible for Li-Fraumeni syndrome and to understand the genotype-phenotype correlation in LFS patients. On the other hand, we assessed the relevance of a multi-omic approach (RNA-Seq and metabolomics) to discriminate wild-type cells from cells with a deleterious heterozygous mutation in TP53 or in the BRCA genes implicated in genetic predisposition to breast and ovarian cancers. Based on the transcriptomic data, a mathematical model has been developed to detect variants corresponding to deleterious mutations. Then we selected the most discriminating biomarkers and integrated them into a RT-MLPA functional assay dedicated to the p53 pathway. We finally adapted this test to be feasible on a simple blood test, without immortalization of the patient's lymphocytes.

Ce travail de thèse s'est intéressé à l'étude des facteurs permettant d'expliquer les performances fonctionnelles des membres inférieurs des personnes âgées. Dans une première étude, nous avons montré que la puissance maximale (Pmax) ainsi que sa composante appelée la vitesse optimale (Vopt) obtenues lors d'un test de force-vitesse des extenseurs du genou, sont des facteurs déterminants de la performance fonctionnelle des personnes âgées évaluées sur 3 tests : marche sur 6m, se relever et s'assoir 5 fois de suite à partir d'une chaise et monter 6 marches d'escalier. Ainsi, plus une personne possède une Pmax et une Vopt élevées, plus ses performances lors de tests fonctionnels seront élevées. De plus, la Vopt étant considérée comme une évaluation indirecte du pourcentage de fibres rapides, les sujets ayant les plus grandes valeurs de Vopt sont les plus performantes aux tests fonctionnels. La deuxième étude a mesuré et comparé l'activité électromyographique (EMG) du quadriceps lors des tests de contraction isométrique volontaire maximal (IMVC), de détermination de la puissance maximale et des tests fonctionnels cités cidessus. La mesure du signal EMG au cours de ces différents tests a permis de déterminer dans quelle mesure le type de tâche induit une activation maximale ou non. Les personnes âgées montrent une capacité à davantage activer leurs quadriceps lors des tests de de contraction concentrique plutôt qu'isométrique ou excentrique. Les tests utilisant l'IMVC comparé aux tests de détermination de la puissance et de monté de marche, et de lever de chaise ne seraient pas les tests les plus appropriés pour mesurer les capacités maximales d'activation neuromusculaires chez la personne âgée. Il ressort de ces résultats une amélioration du testing de la personne âgée et des orientations pour la réhabilitation / This work has focused on the study of factors that explain the functionals performances of the lower limbs of the elderly. In a first study we showed that the maximum power (Pmax) and its component called the optimal speed (Vopt) obtained during a test of force-velocity of the knee extensors, are important determinants of functional performance elderly evaluated on three tests: walking on 6m, sit to stand 5 times from a chair and climbing 5 stairs. The more a person has a high Pmax and Vopt, the more its performance during functional tests will be. In addition, Vopt is considered an indirect assessment of the percentage of fast fibers; subjects with the highest values of Vopt are best performers during functional tests. The second study measured and compared the electromyographic (EMG) activity of the quadriceps when tested for isometric maximum voluntary contraction (IMVC), determination of maximum power and functional tests mentioned above. Measurement of EMG signal during these tests was used to determine to what extent the type of task induced a maximum activation or not. Older people show a greater ability to activate their quadriceps muscles when tested for concentric contraction rather than isometric or eccentric contractions. Tests using the IMVC compared to tests for determining the power, sit-tostand and stairs climbing would not be the most appropriate tests to measure the maximum neuromuscular activation capacity in the elderly. From these results improved testing of the elderly and guidelines for rehabilitation are proposed