Cette thèse porte sur les effets d'optique quantique avec des atomes artificiels semiconducteurs. Dans un premiers temps, on fait une étude théorique où un émetteur unique est couplé à un guide d'onde unidimensionnel. Ce système permets la propagation libre de la lumière en préservent la sensitivité au niveau d'un photon unique, ce que a motivé des propositions pour faire des portes logiques et des transistors au photon unique. Un schéma pour observer l'émission stimulée au niveau d'un photon unique dans cet environnement unidimensionnel est proposé, en utilisant un émetteur excité (e.g. une boîte quantique) et une pompage classique (laser). On montre que l'émission se produit dans le mode stimulée et que la population atomique fait des oscillations de Rabi classiques. Ensuite, la dynamique complètement quantique est décrite, où un paquet avec un seul photon interagit avec l'atome initialement excité. Dans cette nouvelle condition, la stimulation est irréversible, i.e., les populations atomiques ne réalisent pas des oscillations. Cet effet est optimal dans le cas où le paquet est trois fois plus court qu'un paquet spontanément émis par le même atome. On démontre comment utiliser l'émission stimulée irréversible optimale pour produire des clones quantiques universels. Le même dispositif peut être utilisé aussi bien pour produire des paires des photons complètement intriqués, si le paquet du photon initial est suffisamment étendu. Dans un deuxième moment, nous nous sommes intéressés aussi au spectre d'émission spontanée d'une boîte quantique semiconductrice en couplage faible avec une microcavité. Ce système mets en évidence l'effet d'alimentation de la cavité, où la boîte émet spontanément à la fréquence de la cavité, même si cela est bien désaccordé. L'influence des phonons pour le mécanisme d'alimentation de la cavité est analysée. Une importante distorsion du spectre apparent de la cavité, induit pour la présence des phonons, est démontrée. Les effets étudiés sont topiques et peuvent être implémenté avec des dispositifs semiconducteurs de l'état de l'art. / The thesis focuses on quantum optical effects in semiconducting artificial atoms. We first investigate theoretically a single emitter coupled to a one-dimensional waveguide. This system allows for light propagation while preserving sensitivity at the single-photon level, which has motivated proposals for quantum gates and single-photon transistors. A scheme to monitor stimulated emission at the single-photon level in this one-dimensional open space is proposed, using an excited emitter (e.g. a quantum dot) and a classical pump (laser). We show that light is emitted in the stimulating mode and that the atom performs classical Rabi oscillation. The fully quantum dynamics is also explored, where a single-photon packet interacts with an initially excited emitter. In contrast with the case of a classical pump, stimulation by a single photon is irreversible, i.e., no oscillation takes place. Stimulation is optimal for a packet three times shorter than the spontaneously emitted one. We show how this optimal irreversible stimulated emission can be applied to perform universal quantum cloning. The same device provides either optimal quantum cloning or maximally entangled photon pairs, depending only on the size of the incoming packet. In the second part of the thesis, we investigate the spontaneous emission spectrum of a semiconducting quantum dot weakly coupled to a microcavity. In particular, we address the problem of cavity feeding, where the quantum dot spontaneously emits photons at the frequency of an off-resonance cavity. The influence of phonons in the cavity feeding mechanism is analysed. An important distortion of the apparent cavity peak induced by the presence of phonons is demonstrated. These effects are topical and can be implemented in state-of-the-art semiconducting devices.

Dans cette thèse nous considérons un semi-conducteur de GaAs dopé, où nous étudions la relaxation du spin du côté métallique de la transition metal-isolant. Nous considérons deux types différents d'interaction de spin-orbite. Le premier d'entre eux est associé aux impuretés et l'autre est de type Dresselhaus. La dynamique du spin est traitée à travers une formulation analytique basée sur la diffusion du spin de l'électron, et un calcul numérique de la durée de vie du spin.Ensuite, nous considérons une boîte quantique hébergée dans un nanofil de matériau InAs (avec une structure cristalline de type wurtzite), afin d'étudier l'effet de l'interaction spin-orbite sur les états propres du système. Nous développons ici une solution analytique pour la boîte quantique en incluant l'interaction spin-orbite (de type Dresselhaus propre à la structure wurtzite). Nous avons calculé le facteur g effectif, ainsi que la relaxation du spin dûe aux phonons acoustiques, en utilisant les potentiels d'interaction electron-phonon propres à la structure wurtzite. / In the first part of this thesis we consider a doped GaAs semiconductor and study the spin relaxation on the metallic side of the metal-insulator transition. We take into account two different types of spinorbit coupling, the first of them being associated to the presence of extrinsic impurities, while the other one is the Dresselhaus coupling. To tackle the spin dynamics problem, we develop an analytical formulation based on the spin diffusion of an electron in the metallic regime of conduction of the impurity band. The full derivation provides us with an expression for the spin-relaxation time ,which is free of adjustable parameters. We complement this approach and back our analytical results with the numerical calculation of the spin lifetime.In the second part of the thesis we consider a quantum dot hosted in an InAs nanowire (with awurtzite crystalline structure) and study the effect of spin-orbit coupling on the eigenstates of the zero-dimensional system. We develop here an exact analytical solution for the quantum dot, takinginto account the proper effective spin-orbit coupling for this type of material. We focus on the Dresselhaus coupling, which presents a cubic-in-k term, along with a linear term, characteristic of wurtzite materials. A Zeeman interaction from an external magnetic field is included as well and we compute the effective g-factor as a function of the dot size. Finally, we calculate the spin-relaxation due to acoustic phonons, taking into account the phonon potentials corresponding to the wurtzite structure.

Cette thèse est consacrée à l'étude théorique des propriétés de transportd'un nanodispositif comme par exemple une boîte quantique. A faible dimensionnalité,les propriétés de transport sont fortement liées à la densité d'étatsélectroniques du système, il est donc important d'utiliser une approche capablede calculer cette dernière correctement notamment en tenant comptedu confinement électronique.En utilisant le modèle d'Anderson et l'approximation de non croisementafin de calculer la densité d'états, on a pu observer et caractériser les transfertsde poids spectral pour des orbitales simplement, doublement ou triplementdégénérées. Ces transferts de poids spectral sont typiques des systèmescorrélés, mais lorsqu'une différence de potentiel est appliquée, on a pu remarquerque ces transferts se faisaient en deux temps.Dans un second temps, on a analysé les signatures du couplage de Hundincluant le terme de saut de paires dans les diagrammes de stabilité. Ces deuxtermes, provenant de l'interaction Coulombienne, modifient sensiblement lastructure des diamants de Coulomb et doivent donc être considérés lorsqu'ondéduit les paramètres microscopiques à partir du diagramme de stabilitéexpérimental.Enfin, on s'est placé dans le régime de générateur thermoélectrique, et ona utilisé le pic de Kondo comme canal de transport. Cependant l'optimisationà la fois du rendement et de la puissance en utilisant les bandes de Hubbardcomme canaux de transport est impossible. Or les particularités et les grandeurscaractérisant le pic de Kondo permettent d'une part de s'affranchirpartiellement de ce compromis mais cela permet également de générer uneplus grande puissance. / This thesis is devoted to the theoretical study of a nanodevice transportproperties, such as a quantum dot. At low dimensionality, transport propertiesare strongly related to the local density of state, it is important to use anapproach able to compute the latter properly especially tanking into accountthe electronic containment.Using the Anderson model and the non-crossing approximation to computedensity of states, we observed and characterize spectral weight transfersfor simply, doubly and triply degenerated orbitals. These spectral weighttransfers are typical of correlated systems, but when potential bias is applied,we note that these transfers occur in two stages.In a second step, we analyze Hund coupling footprint including pair hoppingin stability diagrams. These two terms, from the Coulomb interaction,substantially alter the Coulomb diamonds structure and must be considerwhen microscopic parameters are derived from experimental stability diagrams.Finally, we placed in the thermoelectric generator regime, and we usedKondo peak as transport channel. However, optimization of both efficiencyand power output using Hubbard bands as transport channel is impossible.But the features and scales characterizing Kondo peak serve on the one handto overcome this compromise and on the other hand to generate a greaterpower output.

Les phytases hydrolysent les phytates représentant la forme majeure de stockage du P dans les céréales. Ces phytates sont aussi des facteurs anti-nutritionnels qui chélatent les cations réduisant leur absorption. Dans le premier volet de cette thèse, une nouvelle souche bactérienne produisant une phytase extracellulaire a été isolée et identifiée comme Bacillus amyloliquefaciens US573. L’enzyme «PHY US573» a été purifiée et caractérisée en comparaison avec deux phytases commerciales Ronozyme PL et Natuphos. PHY US573 se distingue par sa forte thermostabilité en présence de calcium. En outre, PHY US573 se caractérise aussi par une tolérance remarquable aux sels comme le NaCl et LiCl. L’ensemble de ces propriétés montre que PHY US573 pourrait être une candidate intéressante pour des applications en alimentation animale ou en agriculture pour améliorer la biodisponibilité du P-phytique pour les plantes. Dans le deuxième volet, la souche Streptomyces sp. US42 produisant une activité phytase extracellulaire a été sélectionnée. L’enzyme «PHY US42» a été purifiée et caractérisée. PHY US42 est calcium dépendante également une grande stabilité en présence de sels biliaires et des protéases digestives. La modélisation moléculaire de PHY US42 indique qu'elle appartient au groupe des β-propeller phytases qui sont généralement calcium-dépendantes. Vu ses propriétés biochimiques intéressantes, PHY US42 constitue une bonne candidate comme additif dans les aliments pour animaux monogastriques en combinaison avec une histidine acide phytase. Enfin dans un troisième volet, nous nous sommes intéressés à l’étude de la régulation de l'expression du gène phytase de S. coelicolor M145 (sco7697) chez S. coelicolor M145, S. lividans TK24 ainsi que chez ses deux mutants ppk et phoP. Ainsi, en plus des boites pho localisées en amont de la région promotrice -35 siège de la régulation positive PhoP-dépendante, nous avons révélé pour la première fois que la RD localisée en aval de la région promotrice -10 est le siège d’une forte régulation négative par un répresseur inconnu. Ce dernier empêcherait l’activation PhoP-dépendante de l’expression du gène phytase. / Phytases hydrolyse phytate representing the major storage form of P in cereal. phytates are also anti-nutritional factors that chelate cations such as Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Z²⁺ reducing their absorption. The low bioavailability of phytic phosphorus in monogastric animals require their food supplementation with Pi to meet the needs of the animal in P. This creates an extra cost and increases the environmental pollution by the manure excretion highly charged phosphate. In the first part of this thesis, from soil samples taken near hot hydrothermal waters of the region Elhamma in southern Tunisian, a new bacterial strain producing extracellular phytase was isolated and identified as Bacillus amyloliquefaciens US573. The enzyme referred "PHY US573" was purified and characterized in comparison with two commercial acid histidine phytases Ronozyme PL and Natuphos. PHY US573 is calcium dependent and has an optimum activity at pH 7.5 (5 for Ronozyme and 5.5 for Natuphos) and 70°C (55°C for Ronozyme and Natuphos). PHY US573 is distinguished by its high thermostability, in fact, it keeps 93% of its activity after incubation for 10 min at 75°C in the presence of calcium while Ronozyme and Natuphos keep only 45% and 53% of their activity, respectively. This enzyme is specific for phytic acid and also has a very good stability at pH 3 to 9 and a perfect stability in presence of bile salts. In addition, PHY US573 is also characterized by a remarkable salt tolerance because it retains 80 to 95% of its activity in the presence of 20 g/l of NaCl and LiCl, respectively. All these properties shows that PHY US573 could be an interesting candidate for applications in feed industry alone or in combination with an histidine acid phytase. In a second part of this thesis, from the Streptomyces collection of LMB-CBS, a strain producing extracellular phytase activity was selected and identified as Streptomyces sp. US42. The enzyme "PHY US42" was purified and characterized. PHY US42 has a calcium-dependent activity (such as Bacillus phytases), optimally active at pH 7 and 65°C. PHY US42 is perfectly stable at pHs ranging from 5 to 10 and its thermal stability is greatly increased in the presence of calcium. Indeed, PHY US42 maintains 80% of its activity after 10 min of incubation at 75 °C in the presence of calcium. PHY US42 has also a high stability in the presence of bile salts and digestive proteases. Molecular modeling of PHY US42 indicates that it belongs to the β-propeller phytase group which are usually calcium-dependent. Given its interesting biochemical properties, PHY US42 which would operate mainly in the intestine, is a good candidate for use as an additive in agastriques fish food or in combination with an histidine acid phytase in feed industry. Finally in a third part, we are interested in studying the regulation of the expression of the phytase gene of S. coelicolor M145 (sco7697) in S.coelicolor M145, S.lividans TK24 and among its two mutants ppk and phoP. To do this, we merged the wild promoter regions (phyWT) or mutated (phym1, phym2, phym1+2) of sco7697 gene with the GUS reporter gene encoding ß-glucuronidase activity. Thus as expected, we demonstrated that the deletion of the PHO box located upstream of the -35 reduces the level of induction of sco7697 in conditions of Pi limitation. Moreover, we have revealed for the first time that the alteration of RD located downstream of -10 correlates with a dramatic increase of GUS expression when PhoP is present. Our results demonstrate that this RD is the seat of a strong negative regulation by an unknown repressor. This would prevent the PhoP-dependent activation of expression of the phytase gene.

Depuis la publication en 1999 du papier fondateur de Paul C. Kocher, Joshua Jaffe et Benjamin Jun, intitulé "Differential Power Analysis", les attaques par canaux auxiliaires se sont révélées être un moyen d’attaque performant contre les algorithmes cryptographiques. En effet, il s’est avéré que l’utilisation d’information extraite de canaux auxiliaires comme le temps d’exécution, la consommation de courant ou les émanations électromagnétiques, pouvait être utilisée pour retrouver des clés secrètes. C’est dans ce contexte que cette thèse propose, dans un premier temps, de traiter le problème de la réduction de dimension. En effet, en vingt ans, la complexité ainsi que la taille des données extraites des canaux auxiliaires n’a cessé de croître. C’est pourquoi la réduction de dimension de ces données permet de réduire le temps et d’augmenter l’efficacité des attaques. Les méthodes de réduction de dimension proposées le sont pour des modèles de fuites complexe et de dimension quelconques. Dans un second temps, une méthode d’évaluation d’algorithmes logiciels est proposée. Celle-ci repose sur l’analyse de l’ensemble des données manipulées lors de l’exécution du logiciel évalué. La méthode proposée est composée de plusieurs fonctionnalités permettant d’accélérer et d’augmenter l’efficacité de l’analyse, notamment dans le contexte d’évaluation d’implémentation de cryptographie en boîte blanche. / Since the publication in 1999 of the seminal paper of Paul C. Kocher, Joshua Jaffe and Benjamin Jun, entitled "Differential Power Analysis", the side-channel attacks have been proved to be efficient ways to attack cryptographic algorithms. Indeed, it has been revealed that the usage of information extracted from the side-channels such as the execution time, the power consumption or the electromagnetic emanations could be used to recover secret keys. In this context, we propose first, to treat the problem of dimensionality reduction. Indeed, since twenty years, the complexity and the size of the data extracted from the side-channels do not stop to grow. That is why the reduction of these data decreases the time and increases the efficiency of these attacks. The dimension reduction is proposed for complex leakage models and any dimension. Second, a software leakage assessment methodology is proposed ; it is based on the analysis of all the manipulated data during the execution of the software. The proposed methodology provides features that speed-up and increase the efficiency of the analysis, especially in the case of white box cryptography.

Whitebox cryptography aims at protecting standard cryptographic algorithmsthat execute in attacker-controlled environments. In these, the attacker is ableto read a secret key directly from memory. Common implementations mask alldata at runtime and operate on masked data by using many small precomputedtables. Practical whiteboxes involve trade-offs between security and executionspeed, to limit their footprints and enable applications such as real-time videostreaming.To improve this compromise, we study the use of bitslicing (or bitparallelism)to implement whiteboxes. Bitslicing is commonly used to writefast constant-time implementations of cryptographic algorithms and relies onthe synthesis of boolean circuits implementing the corresponding algorithms.The synthesis of optimal circuits for lookup tables is resource intensive andgenerally only performed once. In a whitebox context however, many randomlookup tables are generated at compile-time. We therefore require the booleancircuit generation to be time efficient.In this master thesis, we review the existing circuit-synthesis algorithms,and analyse their usability in the whitebox context. In particular, we studythe technique of Binary Decision Diagrams to generate efficient circuits ina cheap and adaptable manner. We implemented a flexible version of thisalgorithm as a C++ library. Eventually, we go through different techniques toevaluate the generated circuits and analyse the performances of our algorithm,and recommand the best parameters for the whitebox context. / Vit-låda kryptografi syftar till att skydda kryptografiska standardalgoritmersom körs i miljöer som kontrolleras av angripare, där angriparen kan läsa enhemlig nyckel direkt från minnet. Vanliga tillämpningar maskerar alla data vidkörning och bearbetar maskerade data med hjälp av många små förberäknadetabeller. Praktiska vit-låda innebär att man måste göra avvägningar mellansäkerhet och exekveringshastighet, för att begränsa deras fotavtryck och möjliggöratillämpningar som till exempel videoströmning i realtid.För att förbättra denna kompromiss studerar vi användningen av bitslicing(eller bit-parallelism) för att genomföra vit-låda. Bitslicing används vanligenför att skriva snabba konstanttidsimplementationer av kryptografiska algoritmeroch kräver syntes av boolska kretsar som implementerar motsvarande funktioner.Syntesen av optimala kretsar för uppslagstabeller är resurskrävande och utförsi allmänhet bara en gång. I ett vit-låda-sammanhang genereras dock mångaslumpmässiga uppslagstabeller vid kompilering, och därför kräver vi attgenereringen av boolska kretsar är tidseffektiv.I denna masteruppsats går vi igenom de befintliga algoritmerna för kretssyntesoch analyserar deras användbarhet i vit-låda-sammanhang. Vi studerar särskilttekniken med binära beslutsdiagram för att generera effektiva kretsar på ettbilligt och anpassningsbart sätt. Vi har implementerat en flexibel version avdenna algoritm som ett C++-bibliotek. Slutligen går vi igenom olika teknikerför att utvärdera de genererade kretsarna och analysera vår algoritms prestandaoch rekommenderar de bästa parametrarna för whitebox-kontexten. / La cryptographie en boîte blanche est connue comme protection pour desalgorithmes cryptographiques s’exécutant dans des environnements contrôléspar l’attaquant. L’approche classique consiste à remplacer les opérations pardes accès à des tables précalculées, ce qui a un coût en performance. Il estdifficile d’obtenir un bon compromis entre sécurité et vitesse d’exécution pourdes applications lourdes telles que la diffusion de contenus vidéos en tempsréel.Le parallélisme au bit ou bitslicing est utilisé en cryptographie traditionnellepour accélérer les implémentations, mais aussi en boîte blanche. Cettetechnique d’implémentation demande la synthèse d’un circuit booléen pourchaque table, recherche qui peut être très coûteuse en temps. En pratique, ilest commun de regénérer régulièrement toutes les tables utilisées dans uneboîte blanche pour renouveler sa défense, ce qui complique l’application dubit-parallélisme.Nous présentons dans cette thèse de master notre effort pour une synthèseefficace de circuits booléens à l’usage de la compilation de boîtes blanchesparallèles au bit. Nous publierons avec cet article une bibliothèque C++ etun module de compilation LLVM pour l’écriture d’implémentation bitslicée,avec un objectif de performance et de lisibilité.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les qubits de spin sont des candidats prometteurs pour le traitement de l’information quantique en raison de leurs longs temps de cohérence. Les deux principaux qubits présents dans un système à trois spins ont été démontré au cours des dernières années dans la boîte quantique latérale triple. Le diagramme des niveaux d’énergie de quelques électrons dans la boîte quantique triple est beaucoup plus complexe que son homologue à deux ou à une boîte. Il en résulte des possibilités de fuites hors des qubits ciblés. Dans ce mémoire, nous présenterons une nouvelles technologie pour améliorer le contrôle des états de spin et augmenter le temps de cohérence des qubits. Nous avons effectué des mesures préliminaires sur des échantillons sur lesquels a été incorporé un microaimant. Ce microaimant crée un champ magnétique non-uniforme au niveau des boîtes quantiques qui sera utilisé pour effectuer une rotation de spin et pour améliorer certains types d’oscillations. Nous avons optimisé la forme des géométries afin de créer des gradients de champ magnétique optimaux spécifiquement pour la boîte quantique triple. Différents problèmes ont été encourus et la stratégie que nous avons adoptée pour les régler sera présentée. De plus, nous avons analysé les phénomènes de fuites entre les états quantiques en étudiant la réponse d’un système à trois spins en fonction de différentes impulsions électriques. Nous présentons deux processus d’interférence jamais répertoriés entre les qubits de la boîte quantique triple. Afin d’identifier l’origine de ces interférences, nous avons utilisé leur dépendance en champ magnétique.

Objectif. Étudier les comportements alimentaires des enfants utilisateurs de boîte à lunch tels que décrits par les mères, en s’inspirant des descripteurs de comportements alimentaires de Jean-Pierre Poulain. Méthodes. Des entrevues individuelles et de groupes eurent lieu avec 18 mères. Une analyse de données qualitatives a été réalisée en utilisant les dimensions de Poulain comme cadre de référence. Une considération additionnelle fut intégrée dans l’analyse, celle de la dimension matérielle de la boîte à lunch. Résultats. Dimension spatiale : Les repas ont lieu dans des classes ou dans de grandes salles communes. Dimension temporelle : Le moment et la durée de la consommation du repas varient selon différents facteurs. Le moment de préparation de la boîte est aussi d’intérêt. Environnement social : Les pairs et les médias ont une grande influence dans les comportements liés à la boîte à lunch. Logique de choix : La mère est le principal décideur et acteur à l’égard du contenu. Structure de la prise : Les mères précisent des contenus associés aux repas de la veille ou des mets froids. Des desserts et des à-côtés accompagnent le repas principal. L’étude de la dimension matérielle de la boîte révèle que la facilité d’entretien est le principal critère de choix des boîtes alors que l’apparence visuelle est celui de l’enfant. L’écologie devient de plus en plus une priorité. Conclusion. Cette nouvelle approche pour l’étude des comportements alimentaires du jeune utilisateur de boîte à lunch fournit aux intervenants une autre perspective selon laquelle étudier cette activité quotidienne et/ou élaborer des projets promotionnels en santé publique. / Objective. To improve the understanding of the eating behaviour of children, relative to lunch boxes, as described by their mothers and taking into consideration the contribution of Jean-Pierre Poulain’s six descriptors of human food behaviour. Methods. Individual and group interviews were conducted with 5 dietitians and 13 mothers. Qualitative analysis has been done using Poulain’s descriptors, on the eating behaviour of children and their lunch boxes. The material dimension of the lunch box was also considered. Results. Space dimension : Meals are eaten into classrooms or in large areas designed for that matter. Temporal dimension : The time and the duration of the activity varies, depending on different factors. Moment and time involve preparing the lunch box is also of interest. Social environment : Peers and media in general have an important influence on the behaviour of lunch baggers. Logic of choice : The mother is the key decision maker and actor with regards to the lunch box content. Content : Lunch can be related to last meals leftovers or home made sandwiches, side dishes and desserts are also of interest. Analysis of comments associated to the lunch box material dimension reveals the importance of ease of cleaning as a key factor for the mothers. Visuals appearance is the most important factor for the kids. Environment becomes a growing concern. Conclusion. This new way of looking at the food behaviour of young lunch box users may help public health educators to inform and assist the actors involve in this daily activity and/or develop public health promotion program.

Les Algorithmes Évolutionnaires (AEs) ont été très étudiés en raison de leur capacité à résoudre des problèmes d'optimisation complexes en utilisant des opérateurs de variation adaptés à des problèmes spécifiques. Une recherche dirigée par une population de solutions offre une bonne robustesse par rapport à un bruit modéré et la multi-modalité de la fonction optimisée, contrairement à d'autres méthodes d'optimisation classiques telles que les méthodes de quasi-Newton. La principale limitation de AEs, le grand nombre d'évaluations de la fonction objectif,pénalise toutefois l'usage des AEs pour l'optimisation de fonctions chères en temps calcul.La présente thèse se concentre sur un algorithme évolutionnaire, Covariance Matrix Adaptation Evolution Strategy (CMA-ES), connu comme un algorithme puissant pour l'optimisation continue boîte noire. Nous présentons l'état de l'art des algorithmes, dérivés de CMA-ES, pour résoudre les problèmes d'optimisation mono- et multi-objectifs dans le scénario boîte noire.Une première contribution, visant l'optimisation de fonctions coûteuses, concerne l'approximation scalaire de la fonction objectif. Le meta-modèle appris respecte l'ordre des solutions (induit par la valeur de la fonction objectif pour ces solutions); il est ainsi invariant par transformation monotone de la fonction objectif. L'algorithme ainsi défini, saACM-ES, intègre étroitement l'optimisation réalisée par CMA-ES et l'apprentissage statistique de meta-modèles adaptatifs; en particulier les meta-modèles reposent sur la matrice de covariance adaptée par CMA-ES. saACM-ES préserve ainsi les deux propriété clé d'invariance de CMA-ES: invariance i) par rapport aux transformations monotones de la fonction objectif; et ii) par rapport aux transformations orthogonales de l'espace de recherche.L'approche est étendue au cadre de l'optimisation multi-objectifs, en proposant deux types de meta-modèles (scalaires). La première repose sur la caractérisation du front de Pareto courant (utilisant une variante mixte de One Class Support Vector Machone (SVM) pour les points dominés et de Regression SVM pour les points non-dominés). La seconde repose sur l'apprentissage d'ordre des solutions (rang de Pareto) des solutions. Ces deux approches sont intégrées à CMA-ES pour l'optimisation multi-objectif (MO-CMA-ES) et nous discutons quelques aspects de l'exploitation de meta-modèles dans le contexte de l'optimisation multi-objectif.Une seconde contribution concerne la conception d'algorithmes nouveaux pour l'optimi\-sation mono-objectif, multi-objectifs et multi-modale, développés pour comprendre, explorer et élargir les frontières du domaine des algorithmes évolutionnaires et CMA-ES en particulier. Spécifiquement, l'adaptation du système de coordonnées proposée par CMA-ES est coupléeà une méthode adaptative de descente coordonnée par coordonnée. Une stratégie adaptative de redémarrage de CMA-ES est proposée pour l'optimisation multi-modale. Enfin, des stratégies de sélection adaptées aux cas de l'optimisation multi-objectifs et remédiant aux difficultés rencontrées par MO-CMA-ES sont proposées. / Evolutionary Algorithms (EAs) have received a lot of attention regarding their potential to solve complex optimization problems using problem-specific variation operators. A search directed by a population of candidate solutions is quite robust with respect to a moderate noise and multi-modality of the optimized function, in contrast to some classical optimization methods such as quasi-Newton methods. The main limitation of EAs, the large number of function evaluations required, prevents from using EAs on computationally expensive problems, where one evaluation takes much longer than 1 second.The present thesis focuses on an evolutionary algorithm, Covariance Matrix Adaptation Evolution Strategy (CMA-ES), which has become a standard powerful tool for continuous black-box optimization. We present several state-of-the-art algorithms, derived from CMA-ES, for solving single- and multi-objective black-box optimization problems.First, in order to deal with expensive optimization, we propose to use comparison-based surrogate (approximation) models of the optimized function, which do not exploit function values of candidate solutions, but only their quality-based ranking.The resulting self-adaptive surrogate-assisted CMA-ES represents a tight coupling of statistical machine learning and CMA-ES, where a surrogate model is build, taking advantage of the function topology given by the covariance matrix adapted by CMA-ES. This allows to preserve two key invariance properties of CMA-ES: invariance with respect to i). monotonous transformation of the function, and ii). orthogonal transformation of the search space. For multi-objective optimization we propose two mono-surrogate approaches: i). a mixed variant of One Class Support Vector Machine (SVM) for dominated points and Regression SVM for non-dominated points; ii). Ranking SVM for preference learning of candidate solutions in the multi-objective space. We further integrate these two approaches into multi-objective CMA-ES (MO-CMA-ES) and discuss aspects of surrogate-model exploitation.Second, we introduce and discuss various algorithms, developed to understand, explore and expand frontiers of the Evolutionary Computation domain, and CMA-ES in particular. We introduce linear time Adaptive Coordinate Descent method for non-linear optimization, which inherits a CMA-like procedure of adaptation of an appropriate coordinate system without losing the initial simplicity of Coordinate Descent.For multi-modal optimization we propose to adaptively select the most suitable regime of restarts of CMA-ES and introduce corresponding alternative restart strategies.For multi-objective optimization we analyze case studies, where original parent selection procedures of MO-CMA-ES are inefficient, and introduce reward-based parent selection strategies, focused on a comparative success of generated solutions.