Le travail de thèse concerne la conception intégrée d'un système de détection et localisation de fautes robuste aux incertitudes paramétriques pour les systèmes hybrides à base de modèle bond graph hybride(BGH) sous la forme LFT (Transformations linéaires fractionnelles). Sur la base de la littérature consultée, les systèmes hybrides sont principalement modélisés pour chaque mode de fonctionnement pour lequel sont générés des indicateurs de fautes déterministes. L'intérêt scientifique de la présente recherche peut être résumé comme suit : (1) l’utilisation d’un seul modèle BGH incertain basé sur les jonctions contrôlées et représentant l’ensemble des modes de fonctionnement, (2) exploitation des propriétés structurelles et causales du BGH LFT pour la génération systématique de Relations de Redondance Analytiques Globales (RRAG) et des seuils de détection robustes aux incertitudes paramétriques et, valides pour tous les modes de fonctionnement, et enfin (3) l’utilisation d’un seul outil : le modèle BGH de Diagnostic (BGHD), pour non seulement la modélisation mais aussi la surveillance en ligne. La démarche développée a été illustrée par un exemple pédagogique représentant un circuit électrique à commutation et par une application à un système hydraulique. / The present PH.D thesis deals with integrated design of robust Fault Detection and Isolation system (FDI) based on Hybrid Bond Graph (HBG) in Linear Fractional Transformation (LFT) form. Based on consulted literature about hybrid systems, each operating mode is mainly modelled by specific model for which are generated determinist fault indicators. The innovative interest of developed research can be summarized as follows: (1) use only one HBG uncertain model based on controlled junctions and representing all operating modes, (2) structural and causal properties of the LFT HBG are exploited for systematic generation of Global Analytical Redundancy Relations (GARRs), and detection thresholds, robust to parameter uncertainties, and (3) finally use of only one tool: the Diagnosis Hybrid Bond Graph (DHBG) for not only modelling but also for online surveillance. The developed approach is illustrated by electrical circuit pedagogical example and application to hydraulic system.

Les systèmes d'aide à la conduite (ADAS) ont pour objectif d'assister le conducteur et en particulier d'améliorer la sécurité routière. Pour cela, différents capteurs sont généralement embarqués dans les véhicules afin, par exemple, d'avertir le conducteur en cas de danger présent sur la route. L'utilisation de capteurs de type caméra est une solution économiquement avantageuse et de nombreux ADAS à base de caméra voient le jour. Malheureusement, les performances de tels systèmes se dégradent en présence de conditions météorologiques défavorables, notamment en présence de brouillard ou de pluie, ce qui obligerait à les désactiver temporairement par crainte de résultats erronés. Hors, c'est précisément dans ces conditions difficiles que le conducteur aurait potentiellement le plus besoin d'être assisté. Une fois les conditions météorologiques détectées et caractérisées par vision embarquée, nous proposons dans cette thèse de restaurer l'image dégradée à la sortie du capteur afin de fournir aux ADAS un signal de meilleure qualité et donc d'étendre la gamme de fonctionnement de ces systèmes. Dans l'état de l'art, il existe plusieurs approches traitant la restauration d'images, parmi lesquelles certaines sont dédiées à nos problématiques de brouillard ou de pluie, et d'autres sont plus générales : débruitage, rehaussement du contraste ou de la couleur, "inpainting"... Nous proposons dans cette thèse de combiner les deux familles d'approches. Dans le cas du brouillard notre contribution est de tirer profit de deux types d'approches (physique et signal) afin de proposer une nouvelle méthode automatique et adaptée au cas d'images routières. Nous avons évalué notre méthode à l'aide de critères ad hoc (courbes ROC, MSE, contraste visibles à 5 %, évaluation sur ADAS) appliqués sur des bases de données d'images de synthèse et réelles. Dans le cas de la pluie, une fois les gouttes présentes sur le pare-brise détectées, nous reconstituons les parties masquées de l'image à l'aide d'une méthode d'"inpainting" fondée sur les équations aux dérivées partielles. Les paramètres de la méthode ont été optimisés sur des images routières. Enfin, nous montrons qu'il est possible grâce à cette approche de construire trois types d'applications : prétraitement, traitement et assistance. Dans chaque famille, nous avons proposé et évalué une application spécifique : détection des panneaux dans le brouillard ; détection de l'espace navigable dans le brouillard ; affichage de l'image restaurée au conducteur. / Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) are designed to assist the driver and in particular to improve road safety. For this purpose, various sensors are typically embedded in vehicles in order, for example, to alert the driver in case of imminent danger on the road. The use of camera type of sensor is a cost-effective solution and many ADAS based on camera are being created. Unfortunately, the performance of such systems decrease drastically in the presence of adverse weather conditions, especially in the presence of fog or rain, which could oblige to turn off the systems temporarily in order to avoid erroneous results. While, it is precisely in these difficult circumstances that the driver would potentially need the most to be assisted. Once the weather conditions detected and characterized by embedded vision, we propose in this thesis to restore the degraded image to provide a better signal to the ADAS and thus extend the operation range of these systems. In the state of the art, there are several approaches dealing with images restoration, some of which are dedicated to our fog and rain problem and others are more general : denoising, contrast or color enhancement, inpainting... We propose in this work to combine the two families of approaches. In the case of fog our contribution is to take advantage of both approaches (physical and signal) to propose a new automatic method adapted to the case of road images. We evaluated our method using ad hoc criteria (ROC curves, visible contrast to 5%, assessment on ADAS) applied to databases of synthetic and real images. In case of rain, once the drops present on the windshield are detected, we reconstruct the hidden parts of the image using a method of inpainting based on partial differential equations. The method parameters have been optimized on road images. Finally, we show that it is possible with this approach to build three types of applications : preprocessing, processing and assistance. In every family, we have proposed and evaluated a specific application : traffic signs detection during foggy weather; detection of free space in fog conditions and display of the restored image to the driver.

Cette thèse porte sur le problème de la navigation basée sur la vision pour les robots mobiles dans les environnements intérieurs. Plus récemment, de nombreux travaux ont été réalisés pour résoudre la navigation à l'aide d'un chemin visuel, à savoir la navigation basée sur l'apparence. Cependant, en utilisant ce schéma, le mouvement du robot est limité au chemin visuel d'entrainement. Le risque de collision pendant le processus de navigation peut faire écarter le robot de la trajectoire visuelle courante, pour laquelle les repères visuels peuvent être perdus. Dans l'état de nos connaissances, les travaux envisagent rarement l'évitement des collisions et la perte de repère dans le cadre de la navigation basée sur l'apparence. Nous présentons un cadre mobile de navigation pour le robot afin de renforcer la capacité de la méthode basée sur l'apparence, notamment en cas d'évitement de collision et de contraintes de champ de vision. Notre cadre introduit plusieurs contributions techniques. Tout d'abord, les contraintes de mouvement sont considérés dans la détection de repère visuel pour améliorer la performance de détection. Ensuite, nous modélisons l'obstacle en utilisant B-Spline. La représentation de B-Spline n'a pas de régions accidentées et peut générer un mouvement fluide pour la tâche d'évitement de collision. En outre, nous proposons une stratégie de contrôle basée sur la vision, qui peut gérer la perte complète de la cible. Enfin, nous utilisons l'image sphérique pour traiter le cas des projections d'ambiguité et d'infini dus à la projection en perspective. Les véritables expériences démontrent la faisabilité et l'efficacité de notre cadre et de nos méthodes. / This thesis is concerned with the problem of vision-based navigation for mobile robots in indoor environments. Many works have been carried out to solve the navigation using a visual path, namely appearance-based navigation. However, using this scheme, the robot motion is limited to the trained visual path. The potential collision during the navigation process can make robot deviate from the current visual path, in which the visual landmarks can be lost in the current field of view. To the best of our knowledge, seldom works consider collision avoidance and landmark loss in the framework of appearance-based navigation. We outline a mobile robot navigation framework in order to enhance the capability of appearance-based method, especially in case of collision avoidance and field-of-view constraints. Our framework introduces several technical contributions. First of all, the motion constraints are considered into the visual landmark detection to improve the detection performance. Next then, we model the obstacle boundary using B-Spline. The B-Spline representation has no accidented regions and can generate a smooth motion for the collision avoidance task. Additionally, we propose a vision-based control strategy, which can deal with the complete target loss. Finally, we use spherical image to handle the case of ambiguity and infinity projections due to perspective projection. The real experiments demonstrate the feasability and the effectiveness of our framework and methods.

Le besoin de concevoir des systèmes de détection efficaces de diverses substances afin d'améliorer le contrôle de qualité et la sécurité environnementale, nous amène à chercher de nouvelles approches pour contourner les problèmes reliés aux systèmes de détection actuels, tels leur taille, coût, sélectivité et consommation d'énergie. Il est aussi souhaitable de définir un modèle de développement qui ne soit pas contraint par le besoin d'une connaissance précise des processus physiques sous-jacents, souvent inconnus. Ce mémoire décrit la mise en oeuvre partielle d'un dispositif permettant d'identifier et de mesurer la concentration de substances fluorophoriques dans un milieu optique typique (Solution liquide ou suspension dans un fluide). La méthode est basée sur des mesures de fluorescence multispectrales, réalisées en excitant une substance inconnue avec une ou plusieurs diodes électroluminescentes qui couvrent un intervalle de longueurs d'ondes donné. La conception du détecteur photoélectrique repose sur la propriété inhérente des diodes électroluminescentes d'agir comme détecteurs photoélectriques quand elles sont polarisées à l'envers, et cela en offrant une réponse spectrale qui dépend de leur couleur. Dans ce mémoire, on propose un système dont l'entrée est composée d'une diode excitatrice et d'un ensemble de diodes électroluminescentes de différentes couleurs qui détectent la lumière à différentes longueurs d'ondes. Les données acquises par les photodiodes sont transmises à un système d'amplification puis à un convertisseur analogique numérique avant d'être acheminées vers un microcontrôleur implémenté sur une puce FPGA. Ce dernier permet de commander le processus de saisie des données et l'affichage des résultats obtenus quant au type et à la concentration des données obtenues. Un réseau de neurones artificiel (RNA) codé en logiciel réalise le traitement des données requis. Ce mémoire couvre tous les aspects du design sauf celui du RNA. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Mesure de fluorescence, Photodiode, FPGA, MicroBlaze.

Les caméras de vidéosurveillance sont de plus en plus présentes dans notre société, à un point tel que les séquences vidéo sont souvent enregistrées sans être regardées par des agents de sécurité. Il convient donc de créer des algorithmes qui vont effectuer le même travail d'analyse que des surveillants humains. Bien qu'il y ait des inquiétudes au niveau de la vie privée, on peut envisager maintes applications, toutes au service de la société. La détection de changement est à la base de bon nombre d'applications en analyse vidéo. Elle consiste à détecter tout changement intéressant dans une séquence capturée par une caméra fixe. Bien que les méthodes gèrent mieux les difficultés inhérentes à ce problème, il n'y a pas encore de solution définitive à la détection de changement. Avec des milliers de méthodes disponibles dans la littérature, il est présentement très difficile, voire impossible, de comparer ces méthodes et d'identifier lesquelles répondent mieux aux différents défis. Les auteurs font face au même problème lorsqu'ils désirent se comparer à l'état de l'art. Pour faire face à cette situation, nous avons créé un banc d'essai en détection de changement. Ceci inclut la création d'une banque de données d'envergure, d'une méthode d'évaluation quantitative équitable et d'un site web pour consulter le classement et télé-charger les résultats de segmentation des compétiteurs. Des outils et de la documentation pour utiliser ces derniers sont aussi offerts, le tout accessible gratuitement et simplement sur Internet. Comme le but est de devenir le standard de facto , le projet est suffisamment complet et intéressant pour convaincre la communauté scientifique de l'adopter. Ce faisant, nous avons créé notre propre programme d'annotation libre, rassemblé et programmé une dizaine de méthodes de détection de changement, puis déterminé les meilleures méthodes et les difficultés auxquelles la communauté devrait s'attaquer au cours des prochaines années. L'atelier organisé à CVPR 2012, le grand nombre de soumissions et le bon achalandage du site sont des indicateurs encourageants quant à la réussite de notre travail. Il est encore trop tôt pour confirmer quoi que ce soit car l'adoption d'un nouveau standard prend du temps, mais notre pronostic est positif.

For the last 15 years, significant amount of resources are invested to enhance the security at system and network level, such as firewalls, IDS, anti-virus, etc. IT infrastructure tends to be more and more secure than ever before. As an ever-increasing number of businesses move to take advantage of the Internet, web applications are becoming more prevalent and increasingly more sophisticated, and as such they are critical to almost all major online businesses. The very nature of web applications, their abilities to collect, process and disseminate information over the Internet, exposes thern to rnalicious hackers. However, the traditional security solutions such as firewall, network and host IDS, do not provide comprehensive protection against the attacks common in the web applications. The thesis concentrates on the research of an advanced intrusion detection framework. An intrusion detection framework was designed which works along with any custom web application to collect and analyze HTTP traffic with various advanced algorithms. Two intrusion detection algorithms are tested and adopted in the framework. Pattern Matching is the most popular intrusion detection technology adopted by most of the commercial intrusion detection system. Behavior Modeling is a new technology that can dynamically adapt the detection algorithms in accordance with the application behavior. The combination of the two intrusion technologies has dramatically reduced false positive and false negative alarms. Moreover, a Servlet filter-based Web Agent is used to capture HTTP request. An isolated Response Module is developed to execute pre-defined action according to the analysis result. A database is involved to provide persistence support for the framework. Also, several simulation experiments are developed for evaluating the efficiency of detecting capability. ______________________________________________________________________________

L’augmentation de la proportion d’énergie renouvelable sur le réseau électrique amène de nouveaux défis dans le domaine des réseaux électriques dont notamment la détection de l’îlotage non-intentionnel. Il s’agit de la situation pendant laquelle une partie du réseau de distribution, bien que déconnectée du réseau global après l’ouverture d’une protection, reste alimentée par la production locale. Ce phénomène, autrefois improbable, engendre de nombreux problèmes car la fréquence et la tension dans l’îlot ne sont plus imposées par le réseau global et deviennent donc incontrôlées. La probabilité d’apparition de ce phénomène semble augmenter du fait de l’insertion grandissante de la proportion de production renouvelable sur le réseau. De plus, de nouvelles réglementations tendent à élever le seuil de fréquence des protections de découplage, augmentant ainsi la probabilité que les producteurs ne détectent pas de situation anormale. Les travaux dans le cadre de cette thèse sont une contribution à une meilleure compréhension globale de ce phénomène et à sa détection. Des expériences en laboratoire ont été menées et ont notamment permis de prouver l’existence du phénomène. Ensuite, une étude de données réelles a permis de définir la durée typique de présence tension après l’ouverture d’une protection en tête de départ HTA sur lequel se trouvent des installations de production. Deux cas d’étude sont ensuite présentés. Le premier consiste à analyser la probabilité qu’un défaut monophasé sur la HTA ne soit pas détecté par la production en BT. Le second concerne des simulations numériques et montre l’impact du modèle de charge sur le comportement de l’îlotage non-intentionnel. La troisième étape de ces travaux concerne l’analyse de l’impact de nouvelles régulations dans les onduleurs photovoltaïques sur la taille de la zone de non-détection des protections de découplage. Enfin, la dernière partie présente une étude de l’impact de la dispersion naturelle des réglages des protections de découplage sur le comportement du système électrique, lors d’un événement de grande ampleur. / A high penetration of distributed generators (DGs) on the electrical networks brings new challenges for distribution system operators (DSO). Unintentional islanding is one of them; it is a situation when a part of the network is disconnected from the main grid but remains supplied by local generation. Though this was unlikely to occur before, the likelihood of this situation seems to increase with a higher penetration of DGs, and it leads to several issues since the frequency and the voltage in the island are not governed by the main grid anymore. Moreover, new requirements tend to increase the upper frequency threshold of the interface protection to prevent a system wide event. This could lead to an increase of the likelihood of undetected islanding. This thesis is a contribution to a better understanding of this phenomenon and its detection. First, laboratory experiences were conducted to prove its existence. Then, real data have been analyzed in order to define the typical duration of voltage presence after the trip of a protection feeder. Two case studies are introduced in the next part. The first one consists in assessing the likelihood of a single-phase fault on medium voltage networks that would generally not be detected by low voltage (LV) generation. The second one concerns numerical simulations and shows the impact of the load model on the frequency behavior of the island. The third part of this work assesses the impact of new regulations in the photovoltaic inverters on the non-detection zones of interface protections. Finally, the last part introduces a study regarding the impact of the natural dispersion of interface protection settings on the stability of an electrical system when a system wide event occurs.

Les travaux présentés dans ce manuscrit traitent de la détection de présence humaine à l'aide d'un ou plusieurs capteurs. Ces travaux ont été menés au sein de l'Institut PRISME dans le cadre du projet CAPTHOM du pôle de compétitivité S2E2. Nous proposons une réflexion sur les phénomènes physiques en jeu pour la détection de présence humaine et un état de l'art des différents systèmes utilisés pour la détection de présence humaine aujourd'hui. La solution commerciale la plus prisée aujourd'hui est l'utilisation des détecteurs de mouvements basés sur la détection de la chaleur du corps humain, c'est-à-dire, la détection des émissions infrarouges. Le besoin de l'information de présence se fait ressentir dans de nombreux projets qui ont pour but de gérer les ressources énergétiques domestiques et/ou qui ont une vocation pour le maintien à domicile. Après une évaluation de plusieurs capteurs de différentes technologies à l'aide de scénarios basiques, notre intérêt s'est porté sur les capteurs de type thermopile. Ces capteurs ont fait l'objet d'une série de tests pour aboutir à la proposition d'un modèle de la réponse des capteurs. En parallèle, nous abordons la problématique de la localisation d'une personne dans une pièce. Deux méthodes sont proposées et ont pour point commun l'utilisation d'un réseau de capteurs. La première méthode utilise les chaînes de Markov cachées et permet de trouver le chemin parcouru par la personne et ouvre des perspectives sur le diagnostic des erreurs de détections des capteurs. La deuxième méthode permet d'obtenir les coordonnées dans l'espace d'une cible à l'aide d'une optimisation par Levenberg-Marquardt des coordonnées à l'aide des réponses des capteurs de type thermopile et de leur modèle. Au final, nous nous sommes intéressés au cadre du maintien à domicile. Nous avons à notre disposition un appartement pilote qui a la particularité d'être entièrement domotisé. Une personne âgée a pu tester cet habitat durant plusieurs semaines. Les résultats obtenus nous confortent pour l'utilisation des capteurs étudiés et des méthodes de localisation développées. / The work presented in this manuscript deals with human detection by using one or more sensors. This work was done in the Institut PRISME within the framework of the CAPTHOM project of the pole of competitiveness S2E2. We propose a reflection on the physical phenomena involved in the detection of human presence and state of the art of the various systems used to detect human presence today. The commercial solution is the most popular today is the sensors based on the detection of heat from the human body (the detection of infrared emissions). The information of presence is needed in many projects that aim to manage domestic energy resources and / or have a vocation for eldercare. After an evaluation of several sensors of different technologies using basic scenarios, this work focused on sensors type thermopile. These sensors have tested and we propose a model of the sensor response. In parallel, we address the problem of locating a person in a room. Two methods are proposed and have in common the use of a sensor network. The first method uses hidden Markov Models to find the path traveled by the person and gives new perspectives on the diagnosis of errors detection sensors. The second method provides the coordinates of a target using Levenberg-Marquardt optimization of coordinate with responses of thermopile sensors and their model. Finally, we are interested in eldcare. We can use a test home who has the distinction of being fully automated. An elderly person tested this habitat for several weeks. The results obtained confirm the use of sensors studied and developed methods of localization.

Le suivi de la qualité de l'eau a été d'une grande importance depuis ces dernières décennies afin de trouver des solutions de contrôler la contamination de l'eau, induite en grande partie par les activités agricoles et industrielles. Bien que les méthodes conventionnelles, comme la chromatographie, sont des outils très précis et sensibles, un intérêt grandissant a été placé sur des techniques prometteuses qui peuvent être utilisées sur site, sont bas coût, et offrent la possibilité d'effectuer des analyses rapides. Le travail présenté ici est dédié au développement de composant Laboratoire sur Puce pour l'analyse de la toxicité de l'eau. Il consiste en un système portable pour la détection sur site et offre la possibilité d'une double détection complémentaire : optique et électrochimique. Comme la partie dédiée au capteur électrochimique a préalablement été validée, cette étude est focalisée sur l'implémentation d'un biocapteur électrochimique basé sur l'utilisation d'une algue, pour la détection de polluants dans l'eau. Le principe basique de détection consiste au suivi de changements de l'activité métabolique d'algues induits par la présence d'herbicides. La réponse de l'algue est différente pour chaque concentration d'herbicide dans un échantillon examiné. Deux herbicides sélectionnés affectent l'activité photosynthétique de l'algue et par conséquent, induisent des modifications dans la quantité des espèces électroactives produites par l'algue : O2, H2O2 et H3O+/OH-. Avant le développement du composant final type Laboratoire sur Puce, les principes de détection aussi bien que les matériaux d'électrode qui vont être intégrés, ont été validés en utilisant un type de composant plus simple, qui a été réalisé grâce aux technologies de fabrication silicium et qui a été caractérisé par des procédures plus simples. Une puce sur silicium contenant un microsystème électrochimique intégrant trois électrodes a été mis en place. Une fois validés, les matériaux de détection et les configurations choisis précédemment ont été utilisés pour la fabrication des composants Laboratoire sur Puce. Les composants Laboratoire sur Puce ont été ensuite utilisés pour des tests biologiques afin de détecter les herbicides d'intérêt. Une attention spéciale a été placée sur le suivi de O2 comme indicateur de la présence d'herbicide, étant donné que cet élément est le plus représentatif de modifications de l'activité métabolique. Un effet d'inhibition sur la photosynthèse, dépendant de la concentration de l'herbicide a été démontré. La détection de l'herbicide a été réalisée avec une grande sensibilité et sur une gamme couvrant la limite de concentration maximale acceptable imposé par le gouvernement canadien. / Water quality assessment has attracted wide attention during the last decades in order to find ways to control contamination of water bodies induced, in a big part, by agricultural and industrial activities. Although conventional techniques, such as chromatography are highly accurate and sensitive tools, increasing interest has been placed lately to powerful alternative techniques that can be used on field, are cost-effective and offer the possibility of conducting rapid analysis. The present work was therefore dedicated to the development of a lab-on-chip device for water toxicity analysis. It consists in a portable system for on-site detection and aims at offering the possibility of conducting double complementary detection: optical and electrochemical. Since the optical sensor is already validated, this study focused on the implementation of the algal-based, electrochemical biosensor for detection water contaminants. The basic detection principle consists in monitoring disturbances in metabolic activities of algae induced by the presence of the herbicides. Algal response is different for each herbicide concentration in the examined sample. The two selected herbicides affect algal photosynthetic activity and consequently induce modifications in the quantity of electroactive species, O2, H2O2 and H3O+/OH- ions related to pH, produced by algae. Prior to the development of the final lab-on-chip device, the detection principle as well as the electrode materials that were going to be integrated were validated using a simpler device that was implemented using a silicon-based fabrication technology and was characterized using simpler procedures. A silicon chip containing the integrated three-electrode electrochemical microsystem was fabricated. The performance of the microsystem was evaluated through electrochemical characterization and calibration was performed. Once validated, the aforementioned materials and configurations were used for the fabrication of the lab-on-chip devices. The lab-on-chip devices were further used in bioassays to detect the herbicides of interest. Special emphasis was placed on O2 monitoring as indicator of the presence of herbicide, as it is the element the most representative of variations in metabolic activities. A concentration-dependent inhibition effect of the herbicide on photosynthesis was demonstrated. Herbicide detection was achieved with a greater sensitivity and a range covering the limit of maximum acceptable concentration imposed by Canadian government.

Depuis la première détection d’une planète extrasolaire autour d’une étoile de type solaire par Mayor et Queloz (1995), plus de 3000 planètes ont été découvertes. La découverte de planètes de type terrestre et la recherche de biomarqueurs dans leur atmosphère sont parmi les principaux objectifs de l'astronomie du XXIeme siècle. Nous nous tournons vers la découverte et la caractérisation des planètes situées dans la zone habitable de leur étoile hôte.La méthode des vitesses radiales (VRs) consiste à mesurer le mouvement réflexe de l'étoile induit par des planètes en orbite. D'autre part, grâce à la photométrie, on peut mesurer la diminution de flux reçu lors du passage d'une planète entre l'étoile ciblée et notre télescope : Il s'agit alors d'un transit. Ces techniques sont complémentaires pour mieux comprendre les systèmes extrasolaires. Cependant, pour atteindre les précisions nécessaires à la détection de Terres ou super-Terres, il est nécessaire de concevoir des instruments très stables, de comprendre les effets systématiques dus à l'atmosphère et tenter de les corriger.La recherche de planètes orbitant autour des étoiles de faibles masses permet d’atteindre dès aujourd'hui des planètes telluriques dans la zone habitable. En effet, en gardant tout autre paramètre égal, le mouvement réflexe (et donc l’amplitude de la variation VR) sera plus grand. De même, un transit sera plus profond si l’étoile centrale est une naine M que pour une étoile de type solaire. De plus, ces étoiles ont une plus faible luminosité que les étoiles de type solaire. Il en résulte que les planètes dans la zone habitable ont des périodes orbitales plus courtes (~50 jours pour les naines M contre ~360 jours pour des étoiles de type solaire).Cette thèse s'inscrit dans une démarche de détections et de caractérisations de planètes en zone habitable de naines M. Pour cela, j'ai observé des naines M avec le spectrographe HARPS, permettant la découverte ou la caractérisation de 24 planètes, qui pourront servir à constituer ou préciser les catalogues de suivi photométriques.En particulier, le projet ExTrA vise à utiliser la photométrie pour détecter des transits en utilisant une nouvelle méthode : la spectrophotométrie différentielle. Elle permet d'améliorer la qualité des courbes de lumière en s'affranchissant d'effets systématiques causés par l'atmosphère. J'introduis l'un d'eux : l'extinction atmosphérique de second ordre, aussi appelé "effet de couleur" et le simule pour la première fois en fonction de divers paramètres d'observations (des conditions atmosphériques aux étoiles ciblés).Je formalise ensuite la technique de spectrophotométrie et simule le gain apporté par la résolution spectrale sur la précision photométrique. Ces simulations prennent en compte les conditions atmosphériques les plus impactantes pour l'effet de couleur (la masse d'air, la quantité de vapeur d'eau) mais également le type d'étoile ciblé (température, gravité, activité) et la résolution spectrale (R<4000).Enfin, il n'existait pas de méthodes numériques spécifiques au projet ExTrA pour traiter les données de spectrophotométrie. Avec l'objectif de corriger les effets systématiques restants dans les courbes de lumière tout en ajustant d'éventuels transits, j'ai développé un nouvel algorithme et j'en expose les premiers résultats. / Since the first detection of an extrasolar planet orbiting a Sun-like star by Mayor and Queloz (1995), more than 3000 have been discovered. Discovering telluric planets and searching for biomarkers in their atmospheres are among the main objectives of the 21st century. Hence, our interest is focused on finding and characterising planets located in the habitable zone of their host star.On one hand, the method known as radial velocities (RV) consists in the measure of the star’s reflex motion induced by orbiting planets. On the other hand, thanks to photometry, we can measure the drop of flux when a planet transits in front of its host star. These techniques are complementary to better understand extrasolar systems. However, in order to reach the precisions necessary to detect an Earth-like planet or a super-Earth, we need very stable instruments as well as the understanding and removal of earth’s atmosphere systematic effects.Searching planets orbiting low mass stars, we already have access to telluric planets in the habitable zone. Indeed, everything else being equal, a lower mass of the host star implies a larger reflex motion, and thus a larger RV amplitude. A transit will be deeper if the central star is a M dwarf compared to a Sun-like star. Moreover, the lower luminosity of M dwarfs implies shorter orbital periods from planets in the habitable zone (~50 days against ~360 days, for M dwarfs compared to solar-type stars, respectively).In this context, this thesis aims to improve the detection and caracterisation of planets in the habitable zone of M dwarfs. I observed some of these stars with the HARPS spectro- graph, leading to the discovery or the caracterisation of 24 planets, which helps us building or precising catalogues of photometric follow-up.In particular, the ExTrA project uses photometry to detect transits using a brand new method : differential spectrophotometry. It improves the light curves quality eliminating sys- tematic effets caused by earth’s atmosphere. I present one these systematics, second order atmospheric extinction also know as color effect, and simulate it for the first time in function of observations parameters (from atmosphere conditions to target and comparison stars).Then, I formalise the technique of spectrophotometry and simulate the gain brought by the addition of spectral resolution to photometric precision. These simulations take in account the atmospheric conditions affecting the color effet (airmass, precipitate water vapor) but also the type of the stars (temperature, gravity, spots), and the spectral resolution (R<4000).Lastly, there were no numerical methods for the treatment of ExTrA’s data at the be- ginning of this work. I developped a new algorithm aiming to correct systematics using the spectral dimension while finding and fitting transits in light curves. I expose the first results obtained from simulations and photometric tests of ExTrA.