Aujourd'hui les systèmes embarqués sont partout et requièrent de plus en plus de puissance de calcul. Mais, l'évolution des technologies a un impact négatif sur la fiabilité. En particulier, il est prévu une hausse du nombre de fautesf intermittentes dans les technologies à venir. Cependant, nous ne bénéficions pas d'étude expérimentale détaillée pour ce type de faute. Or, pour tenter de se prémunir de ces fautes, il est important de comprendre leur comportement, ainsi que leur impact sur le système et les applications. Pour cela, nous avons défini une plateforme expérimentale capable d'observer des erreurs intermittentes. Nous avons ainsi, pu confirmer que les erreurs intermittentes peuvent être observées très tôt avant la période d'usure du circuit. De plus, ces erreurs apparaissent en rafale et seul l'arrêt des processeurs semble les stopper. Nous confirmons ainsi, qu'il est nécessaire de mettre en place des méthodes de détection en ligne des erreurs intermittentes dans les circuits intégrés très submicroniques. Cependant, aucune solution proposée dans la littérature ne convient à la fois aux erreurs intermittentes et aux architectures multiprocesseur. Ainsi, nous avons développé une méthode de test périodique répondant à ces contraintes. En particulier, nous avons montré que le test ne doit pas nécessairement être prioritaire devant les applications. Cela nous a permis de conclure qu'une politique d'ordonnancement des tests pseudo-périodiques, prenant en compte les processeurs au repos et la priorité des tâches, offrent le meilleur compromis entre performance et probabilité de détection.

Les DRAMs sont des mémoires fréquemment utilisées dans les systèmes aéronautiques et spatiaux. Leur tenue aux radiations doit être connue pour satisfaire les exigences de fiabilité des applications critiques. Ces évaluations sont traditionnellement faites en accélérateur de particules. Cependant, les composants se complexifient avec l'intégration technologique. De nouveaux effets apparaissent, impliquant l'augmentation des temps et des coûts de test. Il existe une solution complémentaire, le laser impulsionnel, qui déclenche des effets similaires aux particules. Grâce à ces deux moyens de test, il s'est agi d'étudier les principaux modes de défaillance des DRAMs liés aux radiations : les SEUs (Single Event Upset) dans les plans mémoire, et les SEFIs (Single Event Functional Interrupt) dans les circuits périphériques. L'influence des motifs de test sur les sensibilités SEUs et SEFIs selon la technologie utilisée a ainsi été démontrée. L'étude a de plus identifié l'origine des SEFIs les plus fréquents. En outre, des techniques de test laser ont été développées pour quantifier les surfaces sensibles des différents effets. De ces travaux a pu être dégagée une nouvelle méthodologie de test destinée à l'industrie. Son objectif est d'optimiser l'efficacité et le coût des caractérisations, grâce à l'utilisation de l'outil laser de façon complémentaire aux accélérateurs de particules. Enfin, une nouvelle solution de tolérance aux fautes est proposée : basée sur la propriété des cellules DRAMs d'être immune aux radiations lorsqu'elles sont déchargées, cette technique permet la correction de tous les bits d'un mot logique.

Nous proposons une méthodologie de conception pour les systèmes de commande tolérants aux fautes en partant d'un modèle de base exhaustif pour le système complexe à superviser. En pratique, la modélisation exhaustive est réalisée grâce à un automate hybride enrichi par des paramètres quantifiant les défaillances possibles. Ceci permet de modéliser les défaillances partielles. Dans la phase hors ligne, ce système complexe est transformé en un système discret abstrait et exploitable selon des techniques dédiées. Un superviseur est alors construit selon les objectifs de fonctionnement.Lors du fonctionnement du système, l'occurrence d'une défaillance se traduit par l'invalidation de plusieurs comportements dans le modèle abstrait et l'introduction d'incertitudes. Par la suite, les modules de diagnostic et d'identification (qui ne rentrent pas dans l'objet de notre thèse) réduisent de façon progressive le modèle hybride au cours du temps. Afin de pouvoir mettre à jour le modèle discret abstrait, on a développé des algorithmes de calcul d'atteignabilité, de vérification et de génération de régions stabilisées.Pour pouvoir superviser un tel système, l'utilisation de méthodologies d'abstraction est nécessaire afin de transformer le modèle bas niveau exhaustif en un modèle discret approprié. Nous réalisons cette abstraction en proposant des algorithmes qui tiennent compte du contexte d'utilisation (objectifs, contraintes...). Lorsqu'une défaillance est détectée, la reconfiguration est déclenchée en essayant, au fur et à mesure de l'enrichissement du modèle abstrait, de réduire le fonctionnement du système défaillant dans un des schémas prédéfinis

Le travail présenté dans ce mémoire de thèse porte sur la tolérance aux défauts dans le cas des systèmes linéaires. Les moyens de communication numériques sont utilisés dans le cadre de la mise en oeuvre d'une architecture de commande tolérante aux défauts pour des systèmes complexes. Une coopération entre les modules de commande/diagnostic assure la tolérance à certains types de défauts qui affectent le système. La commande des systèmes est traditionnellement réalisée à partir d'un calculateur central qui collecte l'ensemble des informations relevées sur le procédé, puis les traite pour élaborer un ensemble de commande qui est appliqué au procédé. Avec le développement des systèmes commandés en réseaux (Networked Control System) et des systèmes embarqués, l'architecture des systèmes s'oriente vers une distribution des algorithmes de commande et de diagnostic. On se propose d'aborder le problème de la conception des stratégies de distribution de diagnostic/commande et de coopération des tâches de commande entre les sous-contrôleurs associés à chaque sous-système qui composent le système complexe et de prendre en compte les défauts des actionneurs et de capteurs affectant les sous-systèmes. Il s'agit alors d'élaborer une stratégie de commande coopérative visant à compenser les effets des défauts affectant le système. Les commandes locales sont des commandes prédictives à base de modèle (MPC : Model Predictive Control). Une analyse de stabilité a été faite en prenant en considération la défaillance du réseau de communication.

Ce travail se place dans le cadre du calcul haute performance sur des plateformes d'exécution de grande taille telles que les grilles de calcul. Les grilles de calcul sont notamment caractérisées par (1) des changements fréquents des conditions d'exécution et, en particulier, par (2) une probabilité importante de défaillance due au grand nombre de composants. Pour exécuter une application efficacement dans un tel environnement, il est nécessaire de prendre en compte ces paramètres. Nos travaux de recherche reposent sur la représentation abstraite de l'application sous forme d'un graphe de flot de données de l'environnement de programmation parallèle et distribuée Athapascan/Kaapi. Nous utilisons cette représentation abstraite pour apporter des solutions aux problèmes (1) de reconfiguration dynamique et (2) de tolérance aux fautes. - Tout d'abord, nous proposons un mécanisme de reconfiguration dynamique qui gère, de manière transparente pour le programmeur de la reconfiguration, les problèmes d'accès concurrents sur l'état de l'application et la cohérence mutuelle des états en cas de reconfiguration distribuée. - Ensuite, nous présentons un protocole de tolérance aux fautes original qui permet d'effectuer une reprise partielle de l'application en cas de panne. Pour cela, il détermine l'ensemble des tâches de calcul strictement nécessaires à la reprise de l'application. Ces contributions sont évaluées en utilisant les logiciels Kaapi et X-Kaapi sur la plateforme de calcul Grid'5000.

La cotation de fabrication a pour but de déterminer l'état géométrique et dimensionnel intermédiaire de la pièce tout au long de son processus de fabrication. Pour respecter, d'une part, les exigences fonctionnelles données par le dessin de définition et, d'autre part, les contraintes de fabrication (précision de la machine, surépaisseurs minimales d'usinage,...). La méthode TMT (Tridimensional Manufacturing Tolerancing) est une approche tridimensionnelle de cotation de fabrication avec le concept du torseur de petits déplacements. Cette approche permet de traiter les spécifications des dessins de définition exprimées par les normes ISO. Le but est d'analyser l'influence de tous les écarts de fabrication sur chaque spécification à respecter. Cette méthode utilise une définition précise des systèmes de références dans chaque phase en corrélation avec le processus de réglage des machines. Le modèle nominal de la pièce est positionné directement sur le système de références de l'exigence étudiée, afin de minimiser le nombre d'inconnues. Cette approche met en évidence les simplifications de calcul ainsi obtenues, ce qui permet une écriture assez simple de la résultante de la chaîne de cotes pour vérifier chaque exigence.

Cette thèse s'intéresse à la conception de systèmes complexes d'automatisation sûrs de fonctionnement dont l'évaluation est basée sur des scénarios. Pour déterminer un système optimal, il est important de disposer d'outils de modélisation et d'évaluation rapides ainsi que des algorithmes d'optimisation adaptés au sein d'une méthodologie globale de conception. Cette méthodologie doit également permettre d'étudier l'impact des défaillances sur le comportement final du système contrôlé. Dans ce cadre, la détermination d'un architecture matérielle, son optimisation vis-à-vis de critères comme la longueur minimale des scénarios et le nombre de combinaisons de scénarios sont considérés. Nous proposons une modélisation fonctionnelle et dysfonctionnelle utilisant les scénarios de modes de défaillances. Le niveau de détail considéré est suffisamment fin pour décrire différentes possibilités d'agencements des composants utilisables ainsi que plusieurs types de composants. Si la modélisation fonctionnelle est facile à appréhender, la modélisation dysfonctionnelle tenant compte des scénarios est plus difficile. Afin de répondre à ce problème, nous proposons un modèle graphique baptisé "Arbre de défaillances multiples amélioré" permettant de modéliser, à l'aide d'opérateurs temporels et de relations entre modes de défaillances, ce comportement dysfonctionnel. L'application de cette méthodologie à un système de ferroutage est présentée. Les résultats obtenus pour les fonctionnalités liées au problème de l'incendie et du désarrimage sont comparés avec une méthode classique d'évaluation afin de montrer l'efficacité de l'approche proposée. L'intégration de ces travaux dans un logiciel dédié à la conception de systèmes d'automatisation (plate forme ALoCSyS : Atelier Logiciel de Conception de Systèmes Sûrs) est décrite.

Résumé Dendritic cells (DCs) are professional APCs that have a unique capacity to initiate primary immune responses, including tolerogenic responses. We have genetically engineered bone marrow-derived DCs to express the immunosuppressive cytokine IL-10 and tested the ability of these cells to control experimental asthma. A single intratracheal injection of OVA-pulsed IL-10-transduced DCs (OVA-IL-10-DCs) to naive mice prior to OVA sensitization and challenge prevented all the cardinal features of airway allergy, namely eosinophilic airway inflammation, airway hyperreactivity, and production of mucus, Ag-specific Igs and IL-4. OVA-IL-10-DCs also reversed established experimental asthma and had long-lasting and Ag-specific effects. We furthermore showed, by using IL-10-deficient mice, that host IL-10 is required for mediating the immunomodulatory effects of OVA-IL-10-DCs and demonstrated a significant increase in the percentage of OVA-specific CD4+CD25+Foxp3+IL-10+ regulatory T cells in the mediastinal lymph nodes (MLNs) of OVA-IL-10-DC-injected mice. Finally, adoptive transfer of CD4+ MLN T cells from mice injected with OVA-IL-10-DCs protected OVA-sensitized recipients from airway eosinophilia upon OVA provocation. Our study describes a promising strategy to induce long-lasting Ag-specific tolerance in airway allergy./L’asthme atteint des proportions épidémiques dans les pays développés et a un impact négatif sur la qualité de vie. De plus les coûts des soins de santé relatifs à cette maladie ne cessent d’augmenter. La nette augmentation de l’incidence durant ces dernières décennies reste une énigme, les facteurs environnementaux ayant probablement contribués pour une large part dans ce processus. Bien que le traitement actuel de l’asthme avec des corticostéroïdes inhalés et des agonistes β2 à longue durée d’action est satisfaisant et sans danger, des inquiétudes restent sur les effets à long terme des corticostéroïdes, en particulier lorsqu’on voit que les traitements commencent parfois très tôt dans l’enfance. De plus, la thérapie actuelle ne semble pas inhiber le TGF-β ni les dépôts de collagène, importants dans le remodelage des voies aériennes qui, au final, contribue à augmenter l’HRB des voies respiratoires. La prévalence et la sévérité de l’asthme atopique augmentent de façon alarmante partout dans le monde depuis ces vingt dernières années {Eder, 2006 #2}. Les traits pathophysiologiques de l’asthme allergique, à savoir l’éosinophilie pulmonaire chronique, l’hyperréactivité bronchique des voies aériennes (HRB) à une variété de stimuli non spécifiques, la production excessive de mucus dans les voies aériennes et les niveaux élevés d’IgE dans le sérum, sont tous étroitement liés à une réponse immune de type Th2 aberrante envers des antigènes habituellement inhalés (Ag) {Busse, 2001 #466; Larche, 2003 #467; Ray, 1999 #465; Wills-Karp, 1999 #464}. Les lymphocytes Th2 spécifiques de l’antigène exercent des fonctions effectrices cruciales en produisant un répertoire propre de cytokines, les plus importantes d’entre-elles étant l’IL-4, l’IL-5 et l’IL-13 {Busse, 2001 #466; Larche, 2003 #467; Ray, 1999 #465; Wills-Karp, 1999 #464}. Essentiellement, l’asthme atopique est la manifestation d’une réponse immune Th2 aberrante envers un aéroallergène inoffensif. La condition requise pour développer une réponse immune Th2 est la participation de cellules présentatrices d’antigènes pour les réponses primaires et secondaires à un allergène. Les CDs sont les principales cellules pour activer et différencier les lymphocytes T CD4+ naïfs en sous-groupes distincts. De plus, la délétion des CDs durant la réponse immune primaire et secondaire de l’inflammation allergique des voies respiratoires dans les modèles animaux ont montré que ces cellules devaient absolument être présente au cours de ces deux phases. Les cellules dendritiques (CDs) sont des cellules présentatrices d’antigène professionnelles qui ont la capacité unique d’initier les réponses immunes primaires, incluant les réponses tolérogéniques. Nous avons génétiquement généré des CDs dérivés de cellules de la moëlle osseuse capables d’exprimer une cytokine immunosuppressive, l’IL-10. Nous avons testé leur capacité à contrôler un asthme expéritalement induit. Une simple injection par voie intra-trachéale de CDs transduites avec des lentivirus porteurs du gène codant l’IL-10 et chargées avec la protéine OVA (OVA-IL-10-DCs) à des souris naïves avant de les sensibiliser à l’OVA et de les provoquer à l’OVA prévient tous les traits caractéristiques de l’alargie des voies respiratoires, à savoir l’inflammation éosinophiliques des voies aériennes, l’hyperréactivité bronchique et la production de mucus, d’immunoglobulines spécifiques de l’antigène et d’IL-4. Les cellules OVA-IL-10-DCs réversent ausi l’asthme exprimental établi et ont des effets spécifiques de l’antigène, et ce, à long terme. Nous avons ensuite montré, en utilisant des souris déficientes pour l’IL-10, que l’IL-10 produit par l’hôte est nécessaire pour contrôler les effets immunomodulateurs des cellules OVA-IL-10-DCs. De plus, nous avons enfin une augmentation significative du pourcentage des lymphocytes T régulateurs CD4+CD25+Foxp3+IL-10+ spécifiques de l’OVA dans les ganglions médiastinaux (MLNs) des souris injectées avec les cellules OVA-IL-10-DC. Enfin, le transfert adoptif des lymphocytes CD4+ isolés des cellules de ganglions médiastinaux de souris injectées avec les cellules OVA-IL-10-DCs protège les souris receveuses, préalablement sensibilisées à l’OVA, d’une éosinophilie des voies aériennes suite à une provocation à l’OVA. Notre étude décrit une stratégie prometteuse pour induire une tolérance spécifique de l’antigène à long terme dans le cadre d’une allergie des voies aériennes.

La province du Katanga est connue pour ses affleurements naturels de roches riches en cuivre et en cobalt. Plus d’une centaine de « collines de cuivre », isolées géographiquement et écologiquement possèdent une flore très originale qui comprend plus de 600 espèces dont 32 endémiques. Les métallophytes du Katanga sont des plantes fascinantes aux points de vue écologique, biogéographique, physiologique et évolutif. Elles restent très peu étudiées et leur conservation est très problématique compte tenu de l’extension des activités minières. L’objectif général de la thèse est de contribuer à une meilleure connaissance des métallophytes du Katanga, dans une perspective explicite de conservation de leur biodiversité. Dans ce contexte, la thèse représente une des toutes premières approches de la biologie et l’écologie des populations de deux métallophytes apparentées. L’objectif est de préciser la distribution et la niche des deux taxons, et la variation de leur capacité d’accumuler et de tolérer les métaux lourds. Les résultats sont utilisés pour discuter la valeur conservatoire des cuprophytes du Katanga, leur vulnérabilité et envisager des stratégies de conservation. Nous avons montré que les sols des affleurements de roche cuprocobaltifère se distinguer édaphiquement d’autres types de sols métallifères dans le monde. La révision phytogéographique et taxonomique a permis de valider 32 taxons endémiques et de mettre en évidence 23 couples de cuprophytes étroitement apparentés. La proportion élevée de couples de cuprophytes apparentés nous laisse suggérer que des événements de spéciation auraient existés au sein même des habitats cuprifères. Un isolement écologique pourrait s’exercer au niveau des zones les plus riches en cuivre. Ces couples d’espèces cuprophytes constitueraient un outil de recherche idéal pour l’étude de la spéciation. Les propriétés hyperaccumulatrices de certaines espèces ont été exagérées, sans doute par suite de problèmes méthodologiques. L’accumulation du Cu ne se produit que dans des conditions édaphiques particulières, très difficiles à obtenir en culture. Cependant, nous avons montré que C. tenuis et C. perennis étaient hautement tolérantes au cuivre. Chez ces deux espèces, le cuivre provoquait une augmentation des performances de certaines populations métallicoles en milieux stérile. Ces populations posséderaient des besoins élevés en cuivre. Dans ce cas, la cuprophilie apparente de l’espèce in natura pourrait être expliquée par un coût de la tolérance au cuivre. Cette cuprophilie semble être un phénomène rare chez les espèces tolérantes au cuivre et confère ainsi à C. perennis et C. tenuis une valeur biologique remarquable. Actuellement, parmi les 32 taxons endémiques stricts des habitats cuprifères du Katanga, 6% sont éteints (EX), 73% sont en danger critique d’extinction (CR), 9% sont en danger d’extinction (EN) et 3% sont vulnérables (VU). De plus, 18 taxons présentant une affinité particulièrement élevée pour les sols cuprifères, sans y être totalement confinés (fréquence sur Cu > 75%) sont réellement menacés d’extinction (22 % EN et 78% VU). Néanmoins, 18 % de ces endémiques menacées sont capables de coloniser les habitats métallifères anthropogènes. Comme C. perennis, certaines endémiques se développaient uniquement sur des sols perturbés par l’activité minière. C. tenuis possède aussi son optimum écologique sur les sols anthropogènes cuprifères. Cela indique que certaines espèces de la flore du cuivre du Katanga considérées en danger critique d’extinction sont en fait moins menacées parce qu’elles sont en mesure de se développer sur les habitats anthropogènes métallifères. L’exploitation minière est toujours destructive mais les habitats anthropogènes récents semblent avoir une valeur de conservation pour certains métallophytes rares. Une partie des déchets de l’exploitation minière et les sols contaminés pourraient être gérés de manière à fournir des habitats artificiels pour la colonisation ou la conservation ex situ de ces espèces. Dans la discussion, nous examinons les stratégies de conservation de ces espèces.

L'adaptation en-ligne du logiciel de tolérance aux fautes permet de renforce la sûreté de fonctionnement du système et prenant en compte son environnement. L'adaptation nécessite de nouvelles techniques de conception. Ces travaux visent à comprendre et maîtriser l'impact des modifications du logiciel de tolérance aux fautes en opération sur les fonctionnalités du système, pour en maîtriser les effets de bords. L'approche proposée introduit une architecture réflexive à composants et une modélisation du logiciel. Un modèle structurel du logiciel permet de calculer et appliquer les modifications du contenu du logiciel. Un modèle comportemental décrit les observations attendues en fonctionnement. Il permet de déterminer les états permettant d'appliquer les modifications, d'amener et de maintenir le système dans ces états. Ces travaux montrent que, grâce aux capacités de manipulation et de contrôle en ligne du logiciel, la modification des mécanismes de tolérance aux fautes peut être réalisée en ligne de manière maîtrisée.