L’étude du fonctionnement de notre système nerveux et des mécanismes sensoriels a mené à la création de capteurs événementiels. Ces capteurs ont un fonctionnement qui retranscrit les atouts de nos yeux et oreilles par exemple. Cette thèse se base sur la recherche de méthodes bio-inspirés et peu coûteuses en énergie permettant de traiter les données envoyées par ces nouveaux types de capteurs. Contrairement aux capteurs conventionnels, nos rétines et cochlées ne réagissent qu’à l’activité perçue dans l’environnement sensoriel. Les implémentations de type « rétine » ou « cochlée » artificielle, que nous appellerons capteurs dynamiques, fournissent des trains d’évènements comparables à des impulsions neuronales. La quantité d’information transmise est alors étroitement liée à l’activité présentée, ce qui a aussi pour effet de diminuer la redondance des informations de sortie. De plus, n’étant plus contraint à suivre une cadence d’échantillonnage, les événements créés fournissent une résolution temporelle supérieure. Ce mode bio-inspiré de retrait d’information de l’environnement a entraîné la création d’algorithmes permettant de suivre le déplacement d’entité au niveau visuel ou encore reconnaître la personne parlant ou sa localisation au niveau sonore, ainsi que des implémentations d’environnements de calcul neuromorphiques. Les travaux que nous présentons s’appuient sur ces nouvelles idées pour créer de nouvelles solutions de traitement. Plus précisément, les applications et le matériel développés s’appuient sur un codage temporel de l’information dans la suite d'événements fournis par le capteur. / Studying how our nervous system and sensory mechanisms work lead to the creation of event-driven sensors. These sensors follow the same principles as our eyes or ears for example. This Ph.D. focuses on the search for bio-inspired low power methods enabling processing data from this new kind of sensor. Contrary to legacy sensors, our retina and cochlea only react to the perceived activity in the sensory environment. The artificial “retina” and “cochlea” implementations we call dynamic sensors provide streams of events comparable to neural spikes. The quantity of data transmitted is closely linked to the presented activity, which decreases the redundancy in the output data. Moreover, not being forced to follow a frame-rate, the created events provide increased timing resolution. This bio-inspired support to convey data lead to the development of algorithms enabling visual tracking or speaker recognition or localization at the auditory level, and neuromorphic computing environment implementation. The work we present rely on these new ideas to create new processing solutions. More precisely, the applications and hardware developed rely on temporal coding of the data in the spike stream provided by the sensors.

Les travaux de cette thèse portent sur l'élaboration de capteurs électrochimiques pour la détection de micropolluants mis sous surveillance par la Directive Cadre sur l'Eau (DCE/200/60/CE) tels que Ni(II) et Pb(II). Actuellement, le contrôle des eaux est effectué par prélèvements cependant les méthodes d'analyses sont longues et coûteuses et les seuils de concentration très faibles imposés par la loi, nécessitent d’avoir recourt à d’autres types d’équipements, tels que les capteurs électrochimiques. L'amélioration indispensable de leur sensibilité et de leur sélectivité peut être atteinte par le choix du matériau d'électrode et de sa fonctionnalisation de surface. Ces capteurs ont pour objectif, à terme, d’analyser la qualité des eaux sur site en continu ou semi-continu. Dans le cas de l'étude de la sélectivité, les sels de diazonium ont été choisis pour le greffage des fonctions benzamides oximes, complexantes du Ni(II). Cette molécule n'ayant jamais été étudiée électro-chimiquement, son domaine d'électro-activité et les mécanismes d'oxydation ont été étudiés. Les électrodes greffées ont permis la détection électrochimique et montrent une sélectivité pour le Ni(II), en présence d'interférents comme Pb(II) et Cu(II). Cette étude a prouvé que les amines aromatiques et aliphatiques peuvent être greffées par oxydation en milieux aqueux. Les électrodes ainsi fonctionnalisées ont montré que la mobilité des fonctions complexantes, via la structure et la longueur du squelette carboné, influence la limite de détection des capteurs, les chaînes aliphatiques complexant particulièrement bien les cations métalliques. Enfin, l’influence de différentes formes allotropiques du carbone, utilisées en tant que phases actives d’électrodes sérigraphiées, a été étudié. Des électrodes composées de différentes formes allotropiques de carbones ont été fonctionnalisées par des sels de diazonium et utilisées pour la détection du Pb(II). Les résultats montrent que certains matériaux carbonés, comme les nanotubes de carbone, améliorent les propriétés électro-catalytiques des capteurs. / This work is focused on the elaboration of electrochemical sensors for Ni(II) and Pb(II) micropollutants detection, targeted by the Water Framework Directive (WFD 2000/60/CE). Currently, water supervision is carried out by sampling and analytical equipments, however these methods are too long and too expensive, the very low concentration limits imposed by laws, needed to be reached using other kind of equipments such as electrochemical sensors. The sensitivity and selectivity of these sensors can be improved by the choice of the electrode materials and their surface functionalization. The aim of these sensors is to make possible the water quality analysis on site, continuously or semi-continuously. The selectivity was reached by grafting diazonium salts composed of benzamide oxime functions, complexing Ni(II). The electro-activity area and the oxidation mechanisms of this molecule were investigated. It is to be underlined that the electrochemical behavior of this molecule has never been studied in the litterature. The grafted electrodes were used for the electrochemical detection, and they turned out to be selective for Ni(II) detection in the presence of both Pb(II) and Cu(II). To improve the sensitivity of these sensors, the mobility of the complexing function is important. This study shows the possibility to graft aliphatic and aromatic amines via oxidation reactions in aqueous media. These electrodes revealed better analytical performances for the sensors grafted by aliphatic amines through the mobility of the carbon chains complexing metallic cations. Finally, the influence of the different allotropic kind of carbons, used as screen printing electrodes, were compared. These electrodes, functionalized with diazonium salts and used for the detection of the Pb (II) showed that some carbonaceous materials such as carbon nanotubes, improve the electro-catalytic properties of the sensors.

La tuberculose tue environ 2 millions de personnes chaque année, principalement à cause d’un diagnostic tardif ou inefficace ou de soins trop tardifs. Les techniques de diagnostic les plus efficaces sont souvent coûteuses et complexes à mettre en oeuvre dans les pays en voie de développement, régions de plus forte incidence de la maladie. L’objectif de ce projet est l’élaboration de capteurs luminescents à base de matériaux nanoporeux élaborés par procédé Sol-Gel pour détecter un métabolite très spécifique de Mycobacterium tuberculosis, l’acide nicotinique (AN), présent dans l’haleine des malades à des concentrations de quelques dizaines à quelques centaines de ppq, et de le discriminer vis-à-vis d’autres métabolites.Un complexe de nitrate de terbium (III) a été choisi comme molécule-sonde car la luminescence du terbium (III) peut être exaltée en présence de certains ligands organiques, notamment l’acide nicotinique. Une première étape a consisté à déterminer en solution les conditions de pH les plus favorables à la formation de complexes luminescent Tb(III)/AN. Ainsi l’établissement d’un pH de 6,4 dans un milieu tampon à base d’hexamine permet d’optimiser la formation du complexe Tb(III)/AN et le transfert d’énergie du ligand vers le cation. Le dosage de l’acide nicotinique est possible dans ces conditions dans une gamme de concentration de 400 nmol.L-1 à 100 μmol.L-1, soit de 7,2 ppb à 1,8 ppm.La seconde étape a consisté à produire des matrices nanoporeuses à base d’alcoxydes de silicium en vue d’obtenir des matrices à pH intrapore similaire ou proche de 6,4. Les variations de pH intrapore des matrices lors du piégeage de vapeur d’eau et/ou de dioxyde de carbone, deux interférents présents à des concentrations élevées dans l’haleine, ont été étudiées au moyen d’un colorant sensible au pH, le bleu de bromothymol. Les matrices ont été élaborées à partir de deux précurseurs de silice, dont un possédant une chaîne aminopropyle lui conférant un caractère basique. L’exposition des matrices à de la vapeur d’eau jusqu’à saturation a montré que le pH intrapore des matrices contenant 3% du précurseur aminé varie entre 6,5 et 6, gamme de pH optimisée pour la formation du complexe Tb(III)/AN.Dans la dernière étape, des matrices à 3% de précurseur aminé, dopés de terbium et tamponnées à pH 6,4 avec de l’hexamine ont été élaborées. Des mesures de luminescence de matrices exposées de manière statique à des vapeurs d’acide nicotinique pur ou provenant d’une solution aqueuse saturée ont montré une augmentation de la luminescence des matrices, preuve d’un piégeage effectif de l’acide nicotinique et de la formation in situ de complexes luminescents Tb(III)/AN. Malgré la présence d’eau qui désactive partiellement l’état excité de Tb3+, le piégeage de l’acide nicotinique et la formation de complexes Tb(III)/NA dans ces matrices demeure efficace. .Les études d’interférence ont permis de montrer que la présence de marqueurs secondaires, comme le nicotinate de méthyle, affecte la luminescence des complexes Tb(III)/AN uniquement par absorption compétitive du rayonnement d’excitation. Des solutions permettant de s’affranchir des interférences des métabolites secondaires sont à l’étude. / Tuberculosis kills nearly 2 million people each year, mainly because of late or inefficient diagnostic or late cures. The most efficient methods are often too expensive and too complex to implement in developing countries, areas of greater incidence of the disease. The aim of this project is the design of luminescent sensors for the detection of a very specific tuberculosis metabolite, nicotinic acid, detected in concentration ranging from around ten to hundred ppq, present in sick people’s breath, and to discriminate it from other metabolites.A terbium nitrate complex is used as its luminescence can be sensitized by organic ligands, as nicotinic acid. A first step was the optimization of the pH of aqueous solution to enhance the complexation between Tb3+ ion and nicotinic acid. A solution buffered at pH 6,4 using hexamine allows optimization of the complex formation and energy transfer from nicotinic acid to terbium. Sampling of nicotinic acid can be done in the range 400 nM-100 μM, or from 7,2 to 1,8 ppm.The second step was to design nanoporous matrices from silicon alcoxydes to obtain matrix with an intraporous pH of 6,4. We studied the changes of the matrix intraporous pH while trapping water vapor or carbon dioxide, present in high concentration in breath, using bromothymol blue as pH indicator. The matrices were produced from 2 silicon precursors, one of them containing an aminopropyle carbon chain, conferring an alkaline nature. Changes of the matrix pH between 6,5 and 6 were observed following the exposure of a silica matrix containing 3 % of the aminated precursor to water vapor to saturation. This range of pH value is optimized to favor Tb3+-nicotinic acid complex formation.In the last step, silica matrix containing 3% of the aminated precursor, doped with terbium and buffered at pH 6,4 with hexamine were designed. Luminescence measurements made on matrix exposed to vapors from pure nicotinic acid or saturated aqueous solution, showed an increase of the matrix luminescence, proof of the trapping of nicotinic acid in the nanoporous matrix and of the complexation between nicotinic acid and Tb3+. Trapping of nicotinic acid and subsequent complexation with Tb3+ are lowered by the presence of water vapor, which can partially deactivate the luminescent excited state of Tb3+. Interference studies showed that secondary metabolites as methyl nicotinate can only affect the luminescence of Tb3+/AN complex by competitive absorption of the excitation radiation. Detection methods free of interferences from the secondary metabolites are studied.

Les réseaux de capteurs sans fil sont conçus dans le but de remplir différentes tâches de surveillance dans des conditions environnementales variées. Ces petits appareils électroniques sont capables de détecter, traiter et transmettre des données environnementales avec des communications multi-sauts et peuvent par conséquent aussi se coordonner. En même temps, ces dispositifs ont des ressources limitées (mémoire, capacités de calcul) et doivent fonctionner le plus souvent sur des batteries. C’est pour ces raisons que les recherches menées dans le domaine des réseaux de capteurs possèdent naturellement une forte partie qui concerne la réduction de la consommation d’énergie et une auto-organisation du réseau.Nos recherches considèrent les applications critiques de surveillance. Ces applications peuvent avoir des exigences très différentes des réseaux de capteurs traditionnels. De plus, nous utilisons des capteurs images, dont l’activité est définie en fonction de la criticité de l’application. Un ordonnancement basé sur la criticité permet de définir des nœuds sentinelles qui possèderont une vitesse de capture plus grande, cela afin d’avoir une probabilité plus élevée de détecter des intrusions et d’alerter leurs nœuds voisins. Au niveau de la couche de contrôle d’accès au medium (couche MAC), les approches alternant activité-sommeil (consistant à allumer et éteindre la radio de manière cyclique) sont utilisées pour préserver l’énergie et prolonger la durée de vie du réseau. Cependant, tout en conservant l’énergie, les applications critiques de surveillance ne doivent pas compromettre la qualité de la surveillance et le réseau doit être toujours en mesure de propager rapidement les messages d’alerte. Notre but est de définir un protocole MAC qui pourrait réduire la latence de propagation d’alerte ainsi que de prolonger la durée de vie du réseau. Nous proposons tout d’abord une approche originale pour déterminer dynamiquement la durée de la période d’activité radio des nœuds pour augmenter la probabilité de propager rapidement les alertes. Les résultats des simulations ont confirmé que notre approche réussit à améliorer la réactivité du système par rapport à une approche statique. En même temps, notre proposition permet de réduire considérablement la consommation d’énergie du réseau. Ensuite, nous avons implémenter notre approche sur des capteurs réels et les résultats obtenus sont très proches des résultats de simulation. / Wireless Sensor Networks (WSNs) are designed for the purpose of completing different monitoring tasks under various environmental conditions. The small electronic devices called sensors are capable of sensing, processing and communicating the environmental data through multi-hop communication and coordination. These devices have limited resources (memory, computing capabilities) and usually run on batteries. This is the reason the research on wireless sensor networks have been focused on energy efficiency and self-organization of the network. We consider mission-critical surveillance applications in our research work. These applications can have different requirements than traditional WSNs. In addition, we use image sensor nodes, whose activity is defined based on criticality of the application. The criticality-based scheduling scheme defines sentry nodes with faster capture rates, to have higher probability to detect intrusions and to alert neighbor nodes. At Medium Access Control (MAC) Layer level, duty cycled approaches are used to preserve energy and prolong the network lifetime. However, while conserving energy, mission-critical surveillance applications cannot compromise on quality of surveillance and the network should still be able to quickly propagate the alert messages. In this thesis, we propose a low latency, energy efficient adaptive MAC protocol. We first propose an original approach to dynamically determine the duty-cycle length of sensor nodes to increase the probability of quick propagation of alerts. Simulation results confirmed that our approach succeeds in improving the system responsiveness when compared to a static duty-cycling approach. At the same time, our proposition considerably reduces the energy consumption of the network. Then, we implemented our approach on sensor node hardware and results were found to be very close to our simulation results.

Ce travail de thèse présente la conception et la réalisation d’un capteur de pression 3D flexible pouvant être intégré dans un gant ou sur un outil de chirurgie pour qualifier et quantifier les forces de préhension notamment sous contraintes normales et de cisaillement. Un état de l’art présente d’abord les technologies se prêtant à cette application. Puis, le choix est porté sur la conception et le dimensionnement à partir de la loi de Hooke, d’un capteur matriciel capacitif tri-axe de 8 x 8 x 3 cellules/cm² à partir d’un diélectrique flexible de faible module d’Young autour de 1 MPa. Les cellules conçues ont une capacité nominale voisine de 0,5 pF. Une variation de 30% est attendue à une force maximale envisagée de 100 N/cm². La dynamique visée est de 1 à 1000. Elle correspondant à une résolution de 0,15 fF ou 100 mN/cm². La fabrication du capteur souple est abordée en prenant en compte la caractérisation des matériaux support, notamment le Kapton, dans un flux de microfabrication. Les problèmes de métallisation et d’adhérence d’électrodes sur PDMS conduisent au développement d’un procédé basé sur la technologie de transfert de film adapté aux électrodes enfouies dans le PDMS. Des résultats de simulation sous ANSYS valident le principe physique exploité. Ils sont confirmés par des mesures électriques statiques et en charge du capteur tactile pour des forces de 10 mN à 20 N. / This PhD work presents the design and realization of a 3D flexible force sensor that can be integrated in surgical gloves or tools to qualify and quantify the grip forces including normal and shear stress. A state of the art first presents the suitable technologies for this application. Then, the choice is focused on the design and dimensioning, using Hooke’s law, of a capacitive tri-axis sensor of 8 x 8 x 3 cells/cm² matrix from a flexible dielectric of low Young’s modulus around 1 MPa. Designed cells have a nearby nominal capacitance of 0.5 pF. A variation of 30% is expected at maximum force range of 100 N/cm². The aimed dynamic is 1 to 1000. It corresponds to a resolution of 0.15 fF or 100 mN/cm². The flexible sensor fabrication is tackled by taking into account the characterization of support materials, notably the Kapton, in a stream of microfabrication. Metallization and adhesion of electrodes on PDMS problems lead to the development of a process based on film transfer technology adapted to electrodes buried in PDMS. On the basis of ANSYS simulations, the operating physical principle is validated. They are confirmed by static and in charge electrical measurements of the tactile sensor for forces ranging from 10 mN to 20 N.

Ce rapport présente les différentes étapes suivies afin de développer une méthode logicielle pour l'apprentissage de chants polyphoniques basée sur l'utilisation de capteurs sans fil. Cette étude réalisée au sein de l'UMR SPE de l'Université de Corse, en collaboration avec l'association E Voce di U Cumune et l'IRCAM, s'inscrit dans un projet universitaire de valorisation et de caractérisation du patrimoine culturel corse.L'objectif de cette thèse est de proposer un outil d'aide à l'apprentissage de polyphonies. Pour cela nous avons utilisé un langage gestuel décrivant l'échelle musicale corse. Le but de nos travaux a été de capter ces gestes afin d'y associer, à chacun d'entre eux, une voix chantée. Ce processus qui va du langage gestuel au son fait appel à plusieurs notions qui sont :- le contrôleur gestuel, qui regroupe un ensemble de capteurs au sein d'une même unité pour constituer le premier bloc fonctionnel du modèle d'instrument virtuel.- la captation de gestes, qui permet l'acquisition, c'est-à-dire qui traduit en signaux électrique puis numériques, des gestes effectués.- la reconnaissance, qui identifie les gestes captés et permet de différencier les postures de la main.- la production sonore est la dernière étape du système et associe à chacun des gestes effectués une voix chantée à la hauteur de note souhaitée.Cet enchainement nous a conduit à proposer un nouvel outil d'aide à l'apprentissage de chants polyphoniques qui offre la possibilité de manipuler les voix, le chant et la polyphonie sans n'avoir aucune connaissance musicale. / This report presents the different steps to develop a software method for learning polyphonic songs based on the use of wireless sensors. This study within the UMR SPE University of Corsica, in collaboration with the association E Voce di U Cumune and the IRCAM, is part of a university project development and characterization of Corsican cultural heritage.The objective of this thesis is to provide a tool for learning polyphony. To do this we used sign language describing the Corsican musical scale. The aim of our work was to capture these gestures in order to associate each of them with a singing voice. This process which established the link between gestural language and singing involves several concepts which are:- Hand controller, which includes a set of sensors in a single unit to be the first building block of virtual instrument model.- The gestural capturing which allows acquisition, i.e. which translates into electrical signals and digital, the gestures performed.- Recognition that identifies the captured gestures and can differentiate hand posture.- Sound production is the final stage of the system and associated with each of the gestures made a singing voice to match desired note.This concatenation led us to propose a new tool for learning polyphonic songs which offers the possibility to manipulate voice, chant and polyphony without having no musical knowledge. / Stu raportu prisenta e sfarente tappe seguitate da sviluppà un metudu "software" per l'amparera di canti pulifonichi fundatu nantu à l'adopru di cattadori senza filu.Stu studiu realizatu à l'UMR SPE di l'Università di Corsica, in cullaburazione cun l'associu di E Voce di u Cumunu è l'IRCAM, si scrive in un prughjettu universitariu di valurisazione di u patrimoniu culturale corsu.L'ughjettivu di sta tesa hè di prupone un arnese d'aiutu à l'amparera di pulifunie. Per quessa, avemu adupratu un linguaghju gestuale chì discrive una scala musicale corsa. U scopu di u nostru travagliu hè statu di chjappà issi gesti di manera à assucià, à ognunu, una voce cantata. Stu prucessu chì và da u linguaghju gestuale à u sonu chjama diverse nuzione chì sò :-u cuntrollu gestuale, chì gruppa un inseme di cattadori in una stessa unità per cunstituisce u primu bloccu funziunale di mudellu di strumentu virtuale.-a cattazione di i gesti, chì permette l'acquistu, vene à dì chì traduce in signali elettrichi eppo numerichi, di i gesti effettuati.-a ricunniscenza, chì identificheghja i gesti cattati è permette di sfarenzià e pusture di a manu.-a produzzione sonora hè l'ultima tappa di u sistema è assucieghja à ogni gestu effettuatu una voce cantata à l'altura di a nota vulsuta.St´intrecciu ci hà cunduttu à prupone un nuvellu arnese d'aiutu à l'amparera di canti pulifonichi chì offre à pussibilità di manighjà e voci, u cantu è a pulifunia senza avè alcuna cunniscenza musicale.

Les études et recherches portant sur les nanomatériaux tels que les nanofils, nanoparticules ou les nano-fibres ont connu un progrès significatif. Le développement de ces structures fut soutenu par les avancées réalisées dans le domaine des technologies de micro fabrication qui permettent de nos jours, l’intégration des nanostructures sur les puces électroniques par le biais des procédés CMOS conventionnels. Ces travaux de thèse portent sur l’étude et le développement de capteurs piézoélectriques souples à base de nanofils de Nitrure de Gallium (GaN) assemblés selon deux architectures. Ces deux géométries furent étudiées dans le cadre d’une approche globale qui traite à la fois de la croissance des fils, la fabrication des capteurs et la caractérisation électrique. En se basant sur des calculs en éléments finis, nous nous sommes d’abord penchés sur la compréhension des mécanismes de fonctionnement des dispositifs dans les deux cas de figures. Nous avons également utilisé cet outil pour établir des règles de design. Les effets des paramètres géométriques des fils et des dimensions des capteurs ont été étudiés d’un point de vue théorique afin de déduire les adaptations qu’il fallait apporter sur nos procédés de fabrication pour cibler les grandeurs optimales. Finalement, des caractérisations électriques ont été réalisées sur les capteurs fabriqués? Dans le but d’approuver les règles de design d’un point de vue expérimental. Dans ce contexte, une électronique appropriée a été développée pour la lecture des signaux piézoélectriques issus des capteurs sollicités en compression sur un banc de test automatisé. / Nanomaterials sush as nanowires, nanoparticles and nanofibers have araised in past few years as a novel solution for next generation electronics thanks to their outstanding physical properties sustained by the capability of being integrated into microchips using conventional CMOS processes. Within the frame of this thematic, piezoelectric wires are one of subjects that has been studied the most recently. They have been used as an active material for electromechanical energy harvesting or sensing applications.This work studies GaN wire-based flexible piezoelectric sensors developped into two different architec-tures. We present a complete overview of the device fabrication and design starting from wire growth by MOVPE to the final electrical characterization of the sensors. Using Finite Element Modelling, we have explored the working principles of both architectures in order to understand deeply the potential genera-tion mechanisms occuring at the wire level. This method was also used to help us establish the main de-sign rules which provided guideness for the fabrication: The effects of wire geometrical parameters and device dimensions on the electrical performances of the devices were studied from a theoritical point of view to figure out the optimal geometry to be targeted by the process and adapt it accordingly. Finally, electrical characterization has been carried out on several devices in order to approve the design rules experimentally. An appropriate automated mechanical bench has been used and a proper readout circuit was developed to be able to correctly detect the actual piezoelectric signal provided by the sensors.

Non communiqué. / Non communiqué.

Depuis ces deux dernières décennies, une nouvelle technologie sans fil appelée Réseau de Capteur Sans Fil (RCSF) résultant d"une fusion entre les systèmes embarqués et les communications sans fil a vu le jour. Un RCSF ("WSN : Wireless Sensor Network" en Anglais) est un réseau Ad hoc composé d"un grand nombre de nœuds qui sont des micro-capteurs qui peuvent être déployés de façon aléatoire ou déterministe dans une zone d"intérêt donnée. Ces nœuds capteurs sont capables de récolter plusieurs paramètres physiques sur l"environnement qui les entoure, appelé généralement zone de captage (ou zone de surveillance). Ensuite, ils doivent si nécessaire traiter les données capturées et les transmettre à un (ou plusieurs) nœud de collecte appelé station de base, centre de traitement ("sink" en Anglais). Beaucoup de domaines d"applications tels que le contrôle et suivi environnemental, le contrôle de production dans l"industrie, la surveillance de zone, le monitoring de l"habitat, l"agriculture intelligente, etc. sont basés sur les RCSF. Toutefois, les RCSF ne sont pas parfaits. En effet, compte tenu de leur petite taille, leur faible coût et leurs déploiement dans des zones souvent hostiles ou difficiles d"accès, les nœuds capteurs présentent un certain nombre de faiblesses parmi lesquelles une durée de vie du réseau limitée, une bande passante faible, des capacités de capture et de communication réduites, etc. Afin de surmonter ces contraintes des RCSF, plusieurs problématiques de recherche sont nées ces dernières années, et les principales portent sur l"optimisation de la consommation énergétique en vue d"améliorer la durée de vie du réseau. D"autres recherches importantes menées dans le domaine de ces réseaux portent sur les stratégies de placement des nœuds, sur la couverture de zones et sur la connectivité du réseau. Cependant, la plupart des solutions proposées ces dernières années ne prennent pas en compte toutes ces problématiques dans leurs modèles de résolution ; alors que dans beaucoup d"applications des RCSF telles que la surveillance de zone critique, le monitoring de l"habitat, l"agriculture intelligente, il est nécessaire de garantir en même temps une couverture complète de la zone de surveillance, une bonne connectivité du réseau, tout en optimisant au mieux la durée de vie de celui-ci. Le but de cette thèse est donc de proposer de nouveaux mécanismes efficaces pour l"optimisation de la durée de vie dans les RCSF, tout en garantissant, à tout moment de cette durée de vie, une couverture totale de la zone de surveillance, ainsi qu"une bonne connectivité du réseau. Pour atteindre nos objectifs, nous avons étudié et fait des propositions dans deux axes qui sont le placement des nœuds et les mécanismes d"ordonnancement au niveau de la couche MAC. Pour ces derniers, nous avons mis en place un algorithme appelé DSMAC (Distributed Scheduling Medium Acces Control) qui est basé sur notre méthode de placement des nœuds. Par ailleurs, DSMAC permet de couvrir 100% de la zone de surveillance, assure une bonne connectivité du RCSF et permet également aux nœuds capteurs d"économiser jusqu"à 30% de leur énergie comparativement à d"autres protocoles MAC tels que TunableMAC. / Since the past two decades, a new technology called Wireless Sensor Network (WSN) which result in a fusion of embedded systems and wireless communications has emerged. A WSN is Ad hoc network composed of many sensors nodes communicating via wireless links and which can be deployed randomly or deterministically over a given interest region. Theses sensors can also collect data from the environment, do local processing and transmit the data to a sink node or Base Station (BS) via multipath routing. Thereby, a wide range of potential applications have been envisioned using WSN such as environmental conditions monitoring, wildlife habitat monitoring, industrial diagnostic, agricultural, improve health care, etc. Nevertheless,WSN are not perfect. Indeed, given their small size, their low cost and their deployment generally in hostile or difficult access areas, sensor nodes have some weaknesses such as: a limited energy, so a network lifetime limited, limited bandwidth, limited computations and communications capabilities, etc. To overcome these limitations, several research issues from were created in recent years, and the main issues focus on the optimization of energy consumption in order to improve the network lifetime. Other important researches focus on issues of coverage areas, placement strategies of sensor nodes and network connectivity. However, most solutions proposed in recent years to resolve these issues do not take into account all these issues that we cited above in resolutions models; while in many WSN applications such as monitoring critical region, wildlife habitat monitoring, agricultural application, a full coverage of the monitoring region and network connectivity are mandatory as well an energy-awareness network lifetime. The objective of this thesis is thus to propose new scheduling mechanisms for optimizing the network lifetime in WSN, while ensuring at any time of the network lifetime a full coverage of the monitored region and network connectivity. To achieve our goals, we have study and done proposal in two axes which are placement strategy of sensor nodes and scheduling mechanism in the MAC layer. For these, we have implemented a Distributed Scheduling Medium Access Control algorithm (DSMAC) based on our placement method. Furthermore, DSMAC enables to cover 100% of the monitored region, to ensure optimal network connectivity and also allows sensors node to save up to 30% of their energy compared to other MAC protocols such as TunableMAC.

Dans ce mémoire, une étude des conditions de contrôles d’écoulements aérodynamiques par des réseaux de générateurs de tourbillons fluidiques pulsés est menée pour établir un cahier des charges des micro-actionneurs instrumentés de faible coût, indispensables à la réalisation de ce type de contrôle actif à l’échelle industrielle. Une discussion des problématiques rencontrées dans la mise en place de ces dispositifs permet de définir des solutions techniques pertinentes. Une micro-valve encapsulée, constituée d’un canal micro-fluidique en silicium dont l’ouverture est contrôlée par un résonateur annulaire en PDMS, actionnée par différents dispositifs macroscopiques magnétiques, est alors modélisée, fabriquée et caractérisée. Le dispositif permet de générer des jets d’air pulsés complètement contrôlés jusqu’à des vitesses de 150m/s sur la gamme de fréquence [0 ; 500 Hz]. Des réseaux de ces micro-actionneurs polyvalents sont ensuite utilisés en soufflerie pour démontrer sur différents profils aérodynamiques classiques l’intérêt du contrôle par jet pulsé. Le recollement du flux d’air décollé est obtenu sur chacune de ces maquettes pour des conditions réalistes et avec un rendement fluidique supérieur à celui des jets continus.Un débitmètre massique composé d’un capteur de température, d’un capteur de frottement pariétal et d’un capteur de pression de type Pirani, réalisés dans le même procédé de fabrication, est intégré au micro-actionneur. Il permet de caractériser in-situ les jets d’air produits.Enfin un prototype répondant complètement au cahier des charges industriel est obtenu. Sa taille est minimisée par l’optimisation de l’actionneur grâce à un algorithme génétique / This thesis starts with a study of aerodynamic flow control conditions by arrays of pulsed fluidic vortex generators. Detailed specifications are synthesised for the conception of low cost, sensors equipped, micro-actuators required to manage industrial scale active flow control experiments. Devices implementation is discussed to define relevant technical solutions.A packaged micro valve is modelled, fabricated and characterized. It is composed of a micro fluidic channel modulated by an annular membrane resonator made of PDMS. The membrane is controlled by different kinds of magnetic actuation. Fully controlled pulsed air jets are obtained in the frequency range [0; 500 Hz] with velocities up to 150 m/s. Arrays of these micro actuators are used in wind tunnel experiments to demonstrate the ability of pulsed jet to manage control on a wide range of classical separated flows. Reattachment is achieved under industrial flow conditions with improved fluidic yield compared to continuous jets.A mass flow meter constituted of a thermal sensor, a shear flow sensor and a Pirani pressure sensor, all of them built in a single fabrication step, is integrated in the micro-actuator. It allows in-situ characterization of the produced air jets.Finally, a fully satisfying demonstrator is obtained. Its sized is minimized through the use of a genetic algorithm