Le développement des systèmes embarqués est complexe. Cette complexité a plusieurs origines.D’une part, elle provient des caractéristiques propres des systèmes embarqués (mesureet contrôle du monde physique, exécution sur une plate-forme physique limitée en ressources,autonomie, fiabilité, réactivité, . . . ) qui les distinguent des systèmes purement logiciels. D’autrepart, elle est due aux fortes contraintes industrielles auxquelles ces systèmes sont soumis : coûtset délais de développement et de fabrication, équipes pluri-disciplinaires, certification et documentationdes systèmes. Afin de maitriser cette complexité, un certain nombre de méthodeset de langages furent proposés. Ils mettent l’accent sur une modélisation de l’application etde la plate-forme constituant le système embarqué. Cependant, les notions de méthode et deprocessus de développement qui abordent le problème de description des activités à réaliserne sont pas bien connues dans le domaine de l’ingénierie des systèmes embarqués et les méthodesactuelles tirent peu parti de l’expérience capitalisée dans d’autres domaines d’ingénierietels que les systèmes d’information. L’enjeu de cette thèse est la définition, la formalisation etl’outillage d’une méthode couvrant le développement des systèmes embarqués. Pour ce faire,ces travaux ont été axés autour de quatre contributions majeures : (1) la formalisation d’unprocessus guidé et d’un langage permettant une modélisation homogène d’une application et desa plate-forme, (2) la composition de plates-formes complexes permettant une implémentationprogressive d’une application sur sa plate-forme réelle, (3) l’intégration de la gestion de projetet de la traçabilité couplées aux produits offrant au chef de projet un moyen de mesurer etde piloter l’avancement de progression, d’organiser son équipe et de paralléliser les développements,et (4) le développement d’un outil dédié aux supports du processus, du langage et de lagestion de projet. / Embedded system development is complex. This complexity has several sources. A firstone is embedded system own specificities (physical world measurement and control, executionon a physical resource-constrained platform, reliability, responsiveness, . . . ) that distinguishthemselves from software systems. Another one comes from industrial concerns about whomthese systems are subject to : product and development costs and delays, multidisciplinaryteams, system documentation and certification. To handle this complexity, few methods andlanguages have been proposed. They focus on a modeling of both application and platform partincluded in an embedded system. However, the notions of method and process model are barelyknown from the embedded system community and current methods do not capitalize on theknowledge acquired by other engineering domains like information systems. The goal of thisthesis is the definition, the formalization and the tooling of an embedded system developmentmethod. To do that, this work focuses on four main contributions : (1) the formalization ofa guided process and a language to ensure a consistent modeling of both the application andthe platform, (2) the composition of complex platforms to permit a progressive implementationof an application on its concrete platform, (3) the integration of a project management anda product traceability allowing the project manager to measure and monitor the developmentprogress, to organize his team and to parallelize the development, and (4) the development ofa tool designed to support the process, the language and the project management

Le stress oxydant correspond à un déséquilibre entre les défenses antioxydantes et les espèces pro-oxydantes en faveur de ces derniers. Il joue un rôle central dans de nombreuses pathologies telles que l'obésité, le diabète et les maladies cardiovasculaires. Le diabète est caractérisé par une hyperglycémie chronique, source d'un stress oxydant accru et de dommages oxydatifs tissulaires. Notamment l'hyperglycémie favorise la glycation des protéines aboutissant à la formation de produits avancés de glycation (AGE). Bien que l'action délétère des AGE soit reconnue dans le diabète, leurs rôles au niveau cardiaque et adipeux restent encore assez méconnus. L'objectif de mon travail de thèse a été de déterminer les effets du stress oxydant, induit par l'hyperglycémie et l'albumine glyquée, au niveau des tissus adipeux et cardiaque, mais aussi au niveau de lignées cellulaires adipocytaires et cardiaques. Mes résultats ont montré un impact délétère de l'hyperglycémie tant au niveau cellulaire que tissulaire. De plus, certains dysfonctionnements identifiés au niveau de cœurs ou de tissu adipeux provenant de modèle animaux diabétiques ont pu être reproduits in vitro par l'incubation de lignées cellulaires adipeuses ou cardiaques en présence d'albumine glyquée. Cette étude propose de nouveaux éléments de compréhension sur les dommages de type oxydatif dans le cadre de la pathologie diabétique et ouvre de nouvelle piste d'étude sur le rôle spécifique que pourrait exercer les AGE issus de l'albumine au niveau du tissu adipeux et cardiaque. / Oxidative stress is defined as “an imbalance between oxidants and anti-oxidants in favor of the oxidants”, leading to a disruption of redox signaling and control and/or molecular damage. It plays a central role in many diseases such as obesity, diabetes and cardiovascular diseases. Diabetes is characterized by chronic hyperglycemia, a source of increased oxidative stress and tissue oxidative damage. In particular, hyperglycemia can promote protein glycation leading to the formation of advanced glycation end products (AGEs). Although the deleterious action of AGEs in diabetes is recognized, its impact in the heart and adipose tissues remains relatively unknown. The objective of this thesis was therefore to determine the effects of hyperglycemia-induced oxidative stress together with glycated albumin on the redox balance of adipose and cardiac tissues, and also by in vitro analysis of heart and adipocyte cell lines.This study revealed enhanced oxidative stress and damage induced by hyperglycemia at both cellular and tissue levels. In addition, the oxidative damage identified in heart and adipose tissues isolated from diabetic mice could be reproduced in vitro by the incubation of adipose or cardiac cell lines in the presence of glycated albumin. The current study proposes novel insights into redox imbalance in adipose and heart tissues of diabetic/obese mice and highlights the role of AGEs (especially glycated albumin) as a putative contributor to adipocyte and cardiomyocyte dysfunction.

L’excès de masse grasse, notamment infantile est en perpétuelle augmentation à l’échelle mondiale. Plusieurs études ont montré une association entre cette prise de poids et la survenue de pathologies cardiovasculaires. Cependant, il semble nécessaire de renforcer notre compréhension des liens existant entre la survenue de maladies cardiovasculaires à l’âge adulte et l’existence d’un surpoids durant l’enfance et/ou l’adolescence. Afin de répondre à cette problématique, nous avons utilisé un modèle de suralimentation postnatale chez le rongeur, basé sur la réduction des portées à la naissance. Ainsi, les travaux réalisés au cours de ce Doctorat ont permis de mettre en évidence l’impact d’une surnutrition postnatale précoce sur le développement ultérieur d’altérations cardio-métaboliques. Dans un premier temps, nous avons montré qu’une prise de poids précoce, chez le rat et la souris, induisait une augmentation pérenne de la masse corporelle adipeuse, associée à des perturbations des paramètres biochimiques, représentées par une augmentation de la glycémie, de l’insuline, du cholestérol et de la leptine plasmatique.Dans un deuxième temps, le volet oxydant a été exploré. Ainsi, les animaux ayant subi une suralimentation postnatale, une fois adultes, voient leur niveau de stress nitro-oxydant augmenter au niveau circulant et sur le plan tissulaire cardiaque, alors que des enzymes antioxydantes telles que les superoxydes dismutases et les catalases y présentent une activité augmentée.Dans un troisième temps, l’exploration de la fonction cardiovasculaire a montré, in vivo, que la suralimentation postnatale réduisait de manière significative la contractilité myocardique et induisait une augmentation des niveaux de pression artérielle systolique et diastolique chez la souris. Ex vivo, les cœurs de souris adultes ayant subi une suralimentation postnatale présentaient une plus grande sensibilité aux lésions induites par l’ischémie reperfusion, libérant plus d’enzyme lactate deshydrogénase (LDH) et montrant une taille de nécrose ventriculaire très significativement accrue. De plus, l’étude du remodelage cardiaque a montré chez ces animaux une augmentation de la fibrose associée à une augmentation à la fois de l’expression et de l’activité des métallo-protéinases de type 2 (MMP-2). Enfin, d’un point de vue de l’expression génique cardiaque, notre étude montre que la suralimentation postnatale induit très précocement, dès le sevrage, des différences d’expression portant sur plus de 822 gènes cardiaques, et notamment des gènes de structure comme ceux d’isoformes du collagène ou de protéines de la matrice extracellulaire, ce qui pourrait expliquer la présence d’un remodelage d’origine précoce.Il est évident que des travaux supplémentaires s’imposent afin d’expliquer les mécanismes mis en jeu au cours de ces différentes altérations. Cependant, il apparaît clairement que des modifications nutritionnelles lors d’une période du développement suivant immédiatement la naissance peuvent induire à long terme des altérations d’ordre biochimique, oxydative et cardiovasculaires / No abstract

Ce travail de recherche porte sur le développement et la mise au point d'un récupérateur d'énergie vibratoire MEMS à transduction capacitive dédié aux applications biomédicales et plus particulièrement aux stimulateurs cardiaques sans sondes autonomes. Cette application impose une miniaturisation poussée (volume inférieur à 1 cm³), une puissance de sortie dans la gamme allant de 1 à 10 µW et une compatibilité vis-à-vis des systèmes d'Imagerie à Résonance Magnétique (IRM). Ces contraintes ainsi que l'effet de la gravité ont été pris en compte sur tout le flot de conception afin d'obtenir un dispositif innovant en technologie MEMS silicium capable de fournir une puissance de sortie suffisante quelle que soit son orientation une fois implanté. Afin de convertir efficacement les battements cardiaques ayant un spectre étendu (de 1 à 50 Hz) pour une amplitude d'accélération faible (inférieure à 1 g), le système emploie des bras de suspension ayant une raideur non-linéaire ce qui permet d'étendre notablement la bande passante effective du système. Cette non-linéarité est ici induite de manière originale en faisant en sorte que la forme initiale des bras de suspension soit une combinaison linéaire des modes de déformée propre d'une poutre doublement encastrée. Un soin particulier a été apporté afin de modéliser ceci dans le but de prédire la réponse mécanique du système quels que soient les stimuli imposés. Afin de réaliser les différents dispositifs de test, une technologie MEMS de type SOG (Silicon-On-Glass) a été développée. Cette technologie permet d'obtenir des structures en silicium monocristallin avec un fort rapport d'aspect tout en limitant le budget thermique et se montre donc compatible avec une éventuelle industrialisation. Ceci a été prouvé via la réalisation de multiples véhicules de test qui se sont montrés totalement fonctionnels. Ainsi la pertinence des modèles théoriques permettant de prédire le comportement non-linéaire des ressorts employés a été prouvée de manière expérimentale. De même, les récupérateurs d'énergie réalisés ont été testés en régime harmonique mais également via des stimuli cardiaques et ont montré une large bande passante avec une puissance de sortie équivalente à celle donnée dans l'état de l'art et ce, quelle que soit leur orientation par rapport à la gravité. / Present work addresses question of MEMS capacitive vibrational energy harvesting for biomedical applications, and notably for powering an autonomous leadless pacemaker system. Such an application imposes several critical requirements upon the energy harvesting system, notably the sufficient miniaturization (<1cm³), power output in range of 1-10 µW, compatibility with Magnetic Resonant Imaging (MRI). This work addresses a problematic of MEMS energy harvester design, simulation, fabrication and characterization fulfilling such a requirement. Moreover, a gravity effect is studied and taken into account in the conception of the device to ensure the power output at various orientations of the harvester. To attain a heartbeat frequencies (1-50 Hz) and acceleration amplitudes (<1g), the use of nonlinear springs is proposed. A nonlinear stiffness is implemented in original way of introducing a natural bending mode shapes in the initial beam form. A mechanical description of bending mode coupling along with its impact on a reaction force of the suspension springs is presented. An innovative clean room technology based on silicon-on-glass (SOG) wafers is developed for the fabrication of the innovative energy harvesters with high width-to-depth aspect ratio. A straightforward and rapid low-temperature process with the possibility of future industrialization is validated by multiple experimental realizations of miniaturized MEMS energy harvesters. Fabricated microsystems are tested mechanically and electrically. Proposed theoretical model of the curved beam is validated with reactive force measurements of the MEMS springs. Energy harvesting experiments are performed for both harmonic and heartbeat mechanical excitations, which demonstrate the large bandwidth in low frequencies domain and a sufficiently large state-of-the-art power output for envisaged application under different orientations with respect to the gravity.

Afin de répondre aux besoins de la 5G, nous évaluons plusieurs visions du cœur de réseau. Nous comparons les performances des visions en mesurant le temps nécessaire pour établir le service pour l’utilisateur. De plus, nous proposons dans cette thèse un algorithme basé sur la théorie du contrôle permettant d’équilibrer la charge entre les instances AMF, et d’augmenter ou de diminuer le nombre d’instances AMF en fonction de la charge du réseau. En outre, nous proposons un nouveau mécanisme pour adapter les ressources du réseau cœur 5G en anticipant les évolutions, de la charge de trafic, grâce à des prédictions via des approches de machine learning. Enfin, nous proposons une solution pour généraliser les réseaux de neurones tout en accélérant le processus. / In order to fulfil the needs of 5G, we evaluate, using a testbed, multiple visions of core networks. We compare the performances of the visions in terms of the time needed to create the user data plane. In addition, we provide an algorithm based on Control Theory allowing to equilibrate the load on the AMF instances, and to scale out or in the AMF instances depending on the network load. Also, we propose a novel mechanism to scale 5G core network resources by anticipating traffic load changes through forecasting via deep learning approaches. Finally, we propose a novel solution to generalize neural networks while accelerating the learning process.

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La multiplication du nombre de cœurs de calcul présents sur une même puce va depair avec une augmentation des besoins en communication. De plus, la variété des applications s’exécutant sur la puce provoque une hétérogénéité spatiale et temporelle des communications. C’est pour répondre à ces problématiques que nous pré-sentons dans ce manuscrit un réseau d’interconnexion sur puce dynamiquement reconfigurable utilisant la Radio Fréquence (RF). L’utilisation de la RF permet de disposer d’une bande passante plus importante tout en minimisant la latence. La possibilité de reconfigurer dynamiquement le réseau permet d’adapter cette puce many-cœur à la variabilité des applications et des communications. Nous présentons les raisons du choix de la RF par rapport aux autres nouvelles technologies du domaine que sont l’optique et la 3D, l’architecture détaillée de ce réseau et d’une puce le mettant en œuvre ainsi que l’évaluation de sa faisabilité et de ses performances. Durant la phase d’évaluation nous avons pu montrer que pour un Chip Multiprocessor (CMP) de 1 024 tuiles, notre solution permettait un gain en performance de 13 %. Un des avantages de ce réseau d’interconnexion RF est la possibilité de faire du broadcast sans surcoût par rapport aux communications point-à-point,ouvrant ainsi de nouvelles perspectives en termes de gestion de la cohérence mémoire notamment. / The growing number of cores in a single chip goes along with an increase in com-munications. The variety of applications running on the chip causes spatial andtemporal heterogeneity of communications. To address these issues, we presentin this thesis a dynamically reconfigurable interconnect based on Radio Frequency(RF) for intra chip communications. The use of RF allows to increase the bandwidthwhile minimizing the latency. Dynamic reconfiguration of the interconnect allowsto handle the heterogeneity of communications. We present the rationale for choos-ing RF over optics and 3D, the detailed architecture of the network and the chipimplementing it, the evaluation of its feasibility and its performances. During theevaluation phase we were able to show that for a CMP of 1 024 tiles, our solutionallowed a performance gain of 13 %. One advantage of this RF interconnect is theability to broadcast without additional cost compared to point-to-point communi-cations, opening new perspectives in terms of cache coherence.

Ce projet de recherche avait deux objectifs principaux. Le premier était de vérifier la relation existant entre les niveaux d'acides gras oméga-3 (n-3) présents dans les phospholipides (PL) du plasma, l'obésité et les facteurs de risque de maladies cardiovasculaires. Ensuite, le second objectif de recherche était de vérifier si les apports alimentaires en différents acides gras n-3 estimés à l'aide d'un questionnaire de fréquence alimentaire (FFQ) corrélaient avec les niveaux de ces mêmes acides gras dans les PL du plasma. Pour cette étude, 200 sujets obèses (indice de masse corporelle (IMC) >-30kg/m ) et non-obèses en bonne santé et âgés entre 18 et 55 ans ont été recrutés. Dans un premier temps, les niveaux des acides gras n-3 présents dans les PL du plasma ont été mis en relation avec divers facteurs de risque de maladies cardiovasculaires. L'acide alphalinolénique (ALA) a montré des résultats contradictoires pour les facteurs de risque étudiés. Aucune association significative n'a été obtenue entre l'acide éicosapentaénoïque (EPA) et les facteurs de risque étudiés. L'acide docosapentaénoïque (DPA) était associé à un profil métabolique plus détérioré tandis que l'acide docosahexaénoïque (DHA) était associé à un meilleur profil métabolique. Dans un deuxième temps, les apports alimentaires en différents n-3 ont été comparés aux niveaux d'acides gras correspondants des PL plasmatiques. Des corrélations significatives entre le questionnaire de fréquence et le biomarqueur ont été observées pour l'EPA, le DPA, le DHA et le total des n-3 chez les femmes tandis que, chez les hommes, des corrélations significatives n'ont été obtenues que pour le DHA et le total des n-3. Les résultats de cette étude montrent donc, d'une part, que le statut en n-3 a un impact sur certains facteurs de risque de maladies cardiovasculaires et, d'autre part, que le FFQ permet d'obtenir un bon portrait du statut en n-3 surtout chez les femmes.

L’hypertension pulmonaire (HTP) est caractérisée par une élévation de la pression pulmonaire (&gt; 25mmHg). Cette hypertension peut être primaire (HTAP, hypertension artérielle pulmonaire) ou secondaire à une autre pathologie, par exemple à une cardiopathie gauche (PH-LHD, pulmonary hypertension due to left heart disease). En HTAP, les cellules musculaires lisses des artères pulmonaires (CMLAP) ont un phénotype hyperprolifératif et anti-apoptotique, causant un remodelage des artères pulmonaires. Dernièrement, le lecteur épigénétique Bromodomain-containing protein 4 (BRD4) a été montré comme soutenant la prolifération des cellules cancéreuses. Puisque BRD4 est une cible prédite de miR-204 et que celui-ci est diminué en HTAP, nous avons émis l’hypothèse que la diminution de miR-204 favorise une surexpression de BRD4 en HTAP. Comme dans le cancer, cette surexpression de BRD4 participerait au phénotype hyperprolifératif des CMLAP. Au chapitre 2, nous avons montré que la surexpression de BRD4, effectivement régulé par miR-204, soutient la dérégulation des CMLAP en modulant l’expression des oncoprotéines NFATc2, Bcl-2 et la Survivine. Finalement, nous avons montré que l’inhibition de BRD4 in vivo renverse le remodelage vasculaire et l’HTAP. Malgré que l’HTAP soit la forme d’HTP la plus sévère, la PH-LHD est de loin la plus fréquente. Malheureusement, il existe peu de modèles animaux pour son étude. Afin d’étendre nos connaissances des mécanismes étiologiques du remodelage vasculaire pulmonaire à ce groupe, nous avons, dans le chapitre 3, développé et caractérisé 2 modèles de PH-LHD par la constriction de l’aorte transverse (TAC, transverse aortic constriction) et supracoronaire (SAB, supracoronary aortic banding) chez le rat. Tel qu’attendu, les rats TAC et SAB ont développé une hypertrophie et une dysfonction diastolique ventriculaire gauche. De plus, nous avons observé le développement d’une HTP avec présence de remodelage vasculaire pulmonaire similaire à l’histopathologie pulmonaire rapportée chez certains patients PH-LHD. Ces observations nous permettent de confirmer la validité de ces modèles pour l’étude du remodelage vasculaire chez ce groupe d’HTP. / Pulmonary hypertension (PH) is characterized by an elevation of pulmonary arterial pressure (&gt; 25mmHg). This hypertension may be primary (PAH, pulmonary arterial hypertension) or secondary to another disease, for example, due to left heart disease (PH-LHD, pulmonary hypertension due to left heart disease). In PAH, pulmonary arterial smooth muscle cells (PASMC) are hyperproliferative and apoptosis resistant, causing vascular remodeling and PH. Recently, the epigenetic reader bromodomain-containing protein 4 (BRD4) was showed to sustain proliferation in cancer cells. Since BRD4 is a predictive target of miR-204, a micro-RNA downregulated in PAH, we hypothesized that BRD4 overexpression, caused by miR-204 downregulation, is involved in PAH-PASMC hyperproliferative and anti-apoptotic phenotype. In chapter 2, we showed that BRD4 overexpression was indeed regulated by miR-204 and sustains PASMC deregulation by modulating the oncoproteins NFATc2, Bcl-2 and Survivin. Finally, we showed that in vivo pharmacological and molecular BRD4 inhibition reversed vascular remodeling and PAH. Although PAH is the most severe form of PH, PH-LHD is by far the most common. Unfortunately, there are few models for its study. To expand our knowledge of the etiological mechanisms of pulmonary vascular remodeling to this group, we developed and characterised, in chapter 3, 2 PH-LHD models by the transverse aortic constriction (TAC) and the supracoronary banding (SAB) in rats. As expected, TAC ad SAB rats developed left ventricular hypertrophy and diastolic dysfunction. Furthermore, we observed in these animals the development of PH with pulmonary remodeling similar to the pulmonary histopathology reported in some PH-LHD patients, allowing us to confirm the validity of these two models for the study of vascular remodeling in this PH group.

Les recommandations émises afin de favoriser l'optimisation du profil de risque cardiovasculaire sont très précises concernant les apports en lipides. Toutefois, les données concernant les glucides sont moins spécifiques. L'indice glycémique (IG) et la charge glycémique (CG) constituent des outils intéressants pour évaluer le type et la quantité de glucides consommés. Les objectifs de ce mémoire de maîtrise sont d'une part, de vérifier si 1TG et la CG sont associés à l'activation endothéliale et d'autre part, d'évaluer les bénéfices d'une diète à faible IG en prévention secondaire. Aucune association significative n'a été observée entre 1TG ou la CG de la diète et les molécules d'adhésion plasmatiques chez des hommes présentant de l'obésité abdominale. De plus, nous avons noté des bénéfices similaires au niveau du profil de risque cardiovasculaire suite à l'enseignement d'une diète faible en gras ou à faible IG chez des patients atteints ou à au risque de MCV.