L’objectif de ce travail est d’étudier la relation entre l’efficience énergétique et les modifications du mouvement propulseur lors de tâches d’intensité maximale et sous-maximale. Une analyse descriptive de l’activité monopalme a été préalablement réalisée, permettant de caractériser le profil bioénergétique des monopalmeurs de haut niveau (Etude 1). Ce premier travail montre que l’amplitude des réponses cardiorespiratoires et métaboliques est significativement moins importante chez des monopalmeurs réalisant une épreuve maximale in situ comparativement à un exercice réalisé surergocycle. Ces différences d’adaptations physiologiques aigues à l’exercice maximal entre les deux épreuves suggèrent une influence de la position spécifique du corps et de la faible masse musculaire recrutée en monopalme.L’étude 2 s’est intéressée à l’influence de la fréquence d’ondulation (FO comme paramètre du mouvement) sur le coût énergétique (CE) et les réponses métaboliques au cours d’épreuves de nage de durée constante et d’intensité sous-maximale. Les résultats mettent en évidence que le choix d’une fréquence d’ondulation élevée (> FO librement choisie, FOLC) en comparaison à un intervalle de basses fréquences induit une optimisation du CE, pouvant se traduire par une réduction des résistances hydrodynamiques à l’avancement. L’étude 3 s’est intéressée à l’effet de la fréquence d’ondulation sur l’évolution des indicateurs de l’efficience énergétique (CE et composante lente de la consommation d’oxygène, VO2CL ) au cours d’un temps limite (Tlim) effectué à intensité maximale. La sélection d’une fréquence basse et élevée (exprimée en % de la FOLC) est associée à une altération du Tlim alors qu’une amélioration de la performance est observée lors de la condition FOLC. L’absence de différences significatives des valeurs de CE et de VO2CL entre les conditions suggère que la performance est plus dépendante de la manipulation du mouvement que des réponses physiologiques induites. Des études ultérieures sont nécessaires pour identifier les mécanismes internes et externes (e.g. activité musculaire et/ou contrôle moteur) qui peuvent potentiellement affecter laperformance en monopalme de surface. / The purpose of the present work was to examine the relationship between the metabolic efficiency and the modifications of the propeller movement during various tasks conducted at maximal and submaximal intensities. A descriptive analysis of the monofin-swiming activity was firstly performed, allowing to characterize the physiological profile of high-level monofin-swimmers (Study 1). This first work shows that the amplitude of the cardiorespiratory and metabolic responses to maximal monofin-swimming is significantly less important than that induced during cycling test. These differences in acute physiological adaptations to maximal exercise between the maximal tests suggest an influence of the specific position ofthe body and the low muscular mass recruited in monofin. The goal of the study 2 was investigate the influence of the kick frequency (KF as movement parameter) on the energy cost (Ec) and the metabolic responses during submaximal swimming sessions of constant duration. The findings highlight that the choice of a high KF ( > freely chosen KF, FCKF) as compared to an interval of low KF, results in an optimization of Ec parameter, possibly by the reduction of active drag.The aim of the study 3 was to focus in the effect of the KF on the indicators of the metabolic efficiency (Ec and slow component of the oxygen consumption , VO2SC ) during a time limit (Tlim) conducted at maximal intensity. The selection of a low and high KF (expressed in % of the FCKF) is associated with an alteration of Tlim whereas an improvement of the performance is observed during the FCKF condition. The lack of significant differences of Ec and VO2SC between the conditions suggests that the performance is more dependent on the manipulation of the movement than induced physiological responses. Further studies are necessary to identify the internal and external mechanisms (e.g. muscular activity and/or motor control)

L'objectif de ce travail est d'étudier la relation entre l'efficience énergétique et les modifications du mouvement propulseur lors de tâches d'intensité maximale et sous-maximale. Une analyse descriptive de l'activité monopalme a été préalablement réalisée, permettant de caractériser le profil bioénergétique des monopalmeurs de haut niveau (Etude 1). Ce premier travail montre que l'amplitude des réponses cardiorespiratoires et métaboliques est significativement moins importante chez des monopalmeurs réalisant une épreuve maximale in situ comparativement à un exercice réalisé surergocycle. Ces différences d'adaptations physiologiques aigues à l'exercice maximal entre les deux épreuves suggèrent une influence de la position spécifique du corps et de la faible masse musculaire recrutée en monopalme.L'étude 2 s'est intéressée à l'influence de la fréquence d'ondulation (FO comme paramètre du mouvement) sur le coût énergétique (CE) et les réponses métaboliques au cours d'épreuves de nage de durée constante et d'intensité sous-maximale. Les résultats mettent en évidence que le choix d'une fréquence d'ondulation élevée (> FO librement choisie, FOLC) en comparaison à un intervalle de basses fréquences induit une optimisation du CE, pouvant se traduire par une réduction des résistances hydrodynamiques à l'avancement. L'étude 3 s'est intéressée à l'effet de la fréquence d'ondulation sur l'évolution des indicateurs de l'efficience énergétique (CE et composante lente de la consommation d'oxygène, VO2CL ) au cours d'un temps limite (Tlim) effectué à intensité maximale. La sélection d'une fréquence basse et élevée (exprimée en % de la FOLC) est associée à une altération du Tlim alors qu'une amélioration de la performance est observée lors de la condition FOLC. L'absence de différences significatives des valeurs de CE et de VO2CL entre les conditions suggère que la performance est plus dépendante de la manipulation du mouvement que des réponses physiologiques induites. Des études ultérieures sont nécessaires pour identifier les mécanismes internes et externes (e.g. activité musculaire et/ou contrôle moteur) qui peuvent potentiellement affecter laperformance en monopalme de surface.

La maison est un environnement dans lequel de plus en plus d'équipements sont interconnectés. Cette multiplication des équipements informatiques et des services associés augmente la consommation d'énergie de la maison numérique. Pour limiter cette tendance, les équipements de l'électronique grand public contrôlent leur consommation d'énergie individuellement, indépendamment les uns des autres. Les environnements répartis offrent de nouvelles opportunités de gestion de la consommation d'énergie des équipements. Ce travail propose de mettre en place une coordination intelligente entre les équipements de façon à limiter la consommation énergétique de l'ensemble de ces équipements tout en délivrant les mêmes services. Notre approche consiste à déplacer des composants logiciels d'un équipement à l'autre afin de maximiser l'efficience énergétique de la maison numérique. Cependant, ces déplacements sont contraints à la fois par l'environnement, e.g., ressources matérielles disponibles, et par les besoins des composants logiciels, e.g., ressources matérielles requises, présence de l'utilisateur. Pour concevoir un tel système, il est nécessaire de considérer les propriétés intrinsèques à la maison numérique dont l'hétérogénéité, la dynamicité et la qualité de service. L'hétérogénéité nécessite une modélisation de chaque équipement et de chaque service suivant des critères différenciant, e.g., ressources matérielles, présence de l'utilisateur. La dynamicité requiert de modifier la répartition des composants logiciels lorsqu'un événement significatif survient, e.g., apparition d'un équipement, afin de conserver l'efficience énergétique. Enfin, la mise en place de solutions moins énergivores ne doit pas impacter la qualité de service, e.g., satisfaire les besoins en ressources matérielles des composants logiciels. Nous proposons une modélisation de ces propriétés. Ce modèle est ensuite considéré par un système décisionnel autonome. Sur l'observation d'événements significatifs, le système prend la décision de modifier la répartition des composants sur les équipements afin d'atteindre l'objectif d'efficience énergétique tout en satisfaisant à la qualité de service. L'implantation du système décisionnel est réalisée par une architecture elle-même conçue pour être efficiente énergétiquement. Le système décisionnel est considéré comme un service à part entière. Il est construit comme les autres services présents dans l'environnement, et est donc capable de se déplacer d'un équipement à un autre pour s'exécuter sur celui qui est le plus approprié en fonction du contexte. L'approche est validée au travers de son implémentation appelée HomeNap et le déroulé de scénarios de la vie courante. Les résultats obtenus montrent des gains énergétiques. Ces résultats montrent également que les gains sont fonctions des usages de la maison numérique. Enfin, ces gains s'accroissent lorsque le nombre d'équipements et de services augmente, ce qui correspond à la tendance actuellement observée.

Cette thèse aborde des nouveaux défis de sécurité dans l'Internet des Objets (IdO). La transition actuelle de l'Internet classique vers l'Internet des Objets conduit à de nombreux changements dans les modèles de communications sous-jacents. La nature hétérogène des communications de l’IdO et le déséquilibre entre les capacités des entités communicantes qui le constituent rendent difficile l'établissement de connexions sécurisées de bout en bout. Contrairement aux nœuds de l’Internet traditionnel, la plupart des composants de l'Internet des Objets sont en effet caractérisés par de faibles capacités en termes d'énergie et de puissance calcul. Par conséquent, ils ne sont pas en mesure de supporter des systèmes de sécurité complexes. En particulier, la mise en place d'un canal de communication sécurisé de bout en bout nécessite l’établissement d'une clé secrète commune entre les deux nœuds souhaitant communiquer, qui sera négociée en s'appuyant sur un protocole d'échange de clés tels que le Transport Layer Security (TLS) Handshake ou l’Internet Key Exchange (IKE). Or, une utilisation directe de ces protocoles pour établir des connexions sécurisées entre deux entités de l’IdO peut être difficile en raison de l'écart technologique entre celles-ci et des incohérences qui en résultent sur le plan des primitives cryptographiques supportées. Le sujet de l'adaptation des protocoles de sécurité existants pour répondre à ces nouveaux défis a récemment été soulevé dans la communauté scientifique. Cependant, les premières solutions proposées n'ont pas réussi à répondre aux besoins des nœuds à ressources limitées. Dans cette thèse, nous proposons de nouvelles approches collaboratives pour l'établissement de clés, dans le but de réduire les exigences des protocoles de sécurité existants, afin que ceux-ci puissent être mis en œuvre par des nœuds à ressources limitées. Nous avons particulièrement retenu les protocoles TLS Handshake, IKE et HIP BEX comme les meilleurs candidats correspondant aux exigences de sécurité de bout en bout pour l'IdO. Puis nous les avons modifiés de sorte que le nœud contraint en énergie puisse déléguer les opérations cryptographiques couteuses à un ensemble de nœuds au voisinage, tirant ainsi avantage de l'hétérogénéité spatiale qui caractérise l’IdO. Nous avons entrepris des vérifications formelles de sécurité et des analyses de performance qui prouvent la sureté et l'efficacité énergétique des protocoles collaboratifs proposés. Dans une deuxième partie, nous avons porté notre attention sur une classe d’attaques internes que la collaboration entre les nœuds peut induire et que les mécanismes cryptographiques classiques, tels que la signature et le chiffrement, s'avèrent impuissants à contrer. Cela nous a amené à introduire la notion de confiance au sein d'un groupe collaboratif. Le niveau de fiabilité d'un nœud est évalué par un mécanisme de sécurité dédié, connu sous le nom de système de gestion de confiance. Ce système est lui aussi instancié sur une base collaborative, dans laquelle plusieurs nœuds partagent leurs témoignages respectifs au sujet de la fiabilité des autres nœuds. En nous appuyant sur une analyse approfondie des systèmes de gestion de confiance existants et des contraintes de l’IoD, nous avons conçu un système de gestion de confiance efficace pour nos protocoles collaboratifs. Cette efficacité a été évaluée en tenant compte de la façon dont le système de gestion de la confiance répond aux exigences spécifiques à nos approches proposées pour l'établissement de clés dans le contexte de l'IdO. Les résultats des analyses de performance que nous avons menées démontrent le bon fonctionnement du système proposé et une efficacité accrue par rapport à la littérature / This thesis addresses new security challenges in the Internet of Things (IoT). The current transition from legacy Internet to Internet of Things leads to multiple changes in its communication paradigms. Wireless sensor networks (WSNs) initiated this transition by introducing unattended wireless topologies, mostly made of resource constrained nodes, in which radio spectrum therefore ceased to be the only resource worthy of optimization. Today's Machine to Machine (M2M) and Internet of Things architectures further accentuated this trend, not only by involving wider architectures but also by adding heterogeneity, resource capabilities inconstancy and autonomy to once uniform and deterministic systems. The heterogeneous nature of IoT communications and imbalance in resources capabilities between IoT entities make it challenging to provide the required end-to-end secured connections. Unlike Internet servers, most of IoT components are characterized by low capabilities in terms of both energy and computing resources, and thus, are unable to support complex security schemes. The setup of a secure end-to-end communication channel requires the establishment of a common secret key between both peers, which would be negotiated relying on standard security key exchange protocols such as Transport Layer Security (TLS) Handshake or Internet Key Exchange (IKE). Nevertheless, a direct use of existing key establishment protocols to initiate connections between two IoT entities may be impractical because of the technological gap between them and the resulting inconsistencies in their cryptographic primitives. The issue of adapting existing security protocols to fulfil these new challenges has recently been raised in the international research community but the first proposed solutions failed to satisfy the needs of resource-constrained nodes. In this thesis, we propose novel collaborative approaches for key establishment designed to reduce the requirements of existing security protocols, in order to be supported by resource-constrained devices. We particularly retained TLS handshake, Internet key Exchange and HIP BEX protocols as the best keying candidates fitting the end-to-end security requirements of the IoT. Then we redesigned them so that the constrained peer may delegate its heavy cryptographic load to less constrained nodes in neighbourhood exploiting the spatial heterogeneity of IoT nodes. Formal security verifications and performance analyses were also conducted to ensure the security effectiveness and energy efficiency of our collaborative protocols. However, allowing collaboration between nodes may open the way to a new class of threats, known as internal attacks that conventional cryptographic mechanisms fail to deal with. This introduces the concept of trustworthiness within a collaborative group. The trustworthiness level of a node has to be assessed by a dedicated security mechanism known as a trust management system. This system aims to track nodes behaviours to detect untrustworthy elements and select reliable ones for collaborative services assistance. In turn, a trust management system is instantiated on a collaborative basis, wherein multiple nodes share their evidences about one another's trustworthiness. Based on an extensive analysis of prior trust management systems, we have identified a set of best practices that provided us guidance to design an effective trust management system for our collaborative keying protocols. This effectiveness was assessed by considering how the trust management system could fulfil specific requirements of our proposed approaches for key establishment in the context of the IoT. Performance analysis results show the proper functioning and effectiveness of the proposed system as compared with its counterparts that exist in the literature

L’objectif de notre thèse est de contribuer à la conception de situations informatiques diffuses efficaces énergétiquement et appropriables par les habitants au quotidien. Pour cela, à partir d'une approche centrée sur l'activité, nous caractérisons les contextes d'activité quotidienne, ce qui permet d'élaborer nos principes de conception et des scénarios. Cette recherche est menée en référence au cadre du « cours d'action » (Theureau, 2004) ainsi qu'à une approche critique et située (e.g., Barad, 2007; Suchman, 2007) de l'agentivité physique sous-tendant l'action collective, via la notion de « cours d'agencement ». Les spécificités de l'informatique diffuse (e.g., en réseau disséminé dans l'environnement) et des situations domestiques investiguées (e.g., plusieurs pièces et étages) nous amènent à créer une méthodologie pour l’analyse formelle du collectif et les scénarios : le format « multi-portées ». Sur ces bases, nous caractérisons les contextes d'activité de plusieurs familles vivant dans des maisons à forte consommation énergétique. Nos résultats mettent en évidence les préoccupations des habitants, les jeux de suspension/actualisation à travers le temps, ou de préoccupations multiples à l'instant « t » et les anticipations qui les structurent. Nous caractérisons également des contextes d'articulations collectives, montrant que les membres de la famille sont engagés dans des préoccupations à la fois similaires et différentes, oscillant entre convergence et divergence à différentes échelles de temps. Enfin, nous comparons 85 agencements du collectif dans l'habitat et les types d' « (im)possibilités » perceptives et pratiques qui en émergent entre humains, objets et espaces physiques. Ces résultats permettent d'alimenter notre modèle de conception de situations informatiques diffuses appropriables et efficaces énergétiquement. Après avoir présenté les orientations et principes de conception généraux, nous construisons des scénarios collectifs d'« interactions incidentes/intentionnelles » (Dix, 2002) entre humains et réseaux, puis nous définissons comment le futur système devra fonctionner afin d'être appropriable et efficace énergétiquement. Ce travail montre qu'il est possible et nécessaire de concevoir l'efficience énergétique des réseaux socio-techniques tout en donnant des possibilités d'action et d'appropriation à l'humain. / This research aims at contributing to the design of ubiquitous computing environments enabling both energy efficiency and their appropriation by people in everyday life at home. To this end, from an activity-centered perspective, we empirically characterize a wide range of contexts of everyday life and build design principles and scenarios. This research is conducted with reference to the « course-of-action » framework (Theureau, 2003) and a situated/critical approach (Barad , 2007; Suchman , 2007) of the physical agencies composing collective action : the « course of agencement (agency from physical arrangement)». First, the joint specifics of ubicomp (e.g., networking scattered agents through time and space) and home arena (e.g., several people, rooms and floors) lead us to create a methodology of formal analysis and scenarios : the « multi-scores » layout. Second, we characterize the activity contexts of households living in homes with high energy consumption rates. Our results highlight the richness of the inhabitants' concerns, the significant dynamics of suspension/actualization over time, the simultaneity of multiple concerns underpinning expectations in daily life. We also characterize contexts of collective articulations, showing that family members engage in both similar and different concerns, oscillating between convergence and divergence at different timescales. Finally, we compare 85 « agencements » between families and their homes through time. Our results stress the types of perceptual and practical « (im)possibilities » that emerge between inhabitants, objects and physical spaces. These results feed our activity-centered design model. After presenting the guidelines and general principles of future arrangements of agency, we build collective scenarios of « incidental/intentional interactions » (Dix, 2002) between the future technical network and humans. We define some ways in which the future system must enable both action/appropriation and energy efficiency. Our work argues that it is possible and necessary to design the networks' energy efficiency while enabling humans to enact and appropriate their world.

Les besoins de nouveaux services dans les rames ferroviaires ( le comptage, l’efficience énergétique, le confort et la sécurité des passagers etc.), risquent de saturer à terme les systèmes de communication filaires mis en place il y a une vingtaine d’années. Les réseaux de capteurs sans fil, par leurs avantages (déploiement facile, capacité à s’adapter à plusieurs types d’environnements, faible consommation d’énergie), ouvrent de nombreuses perspectives pour les systèmes de gestion énergétique. Le but de ce travail de thèse est d’étudier et mettre en oeuvre un réseau de capteurs sans fil à l’intérieur des trains pour l’efficience énergétique. Ainsi, quelques protocoles de communication dédiés à la gestion énergétique ont été présentés puis une étude comparative des différents réseaux de communication sans fil réalisée. Cette étude comparative a permis de faire le choix du réseau ZigBee comme étant le plus adéquat pour la plateforme. L’architecture hybride proposée permet l’utilisation du réseau IP existant comme colonne vertébrale de l’ensemble des réseaux ZigBee. Afin de tenir compte de l’effet de l’environnement ferroviaire dans la planification et le déploiement du réseau, une étude du canal de propagation, basée sur des mesures réalisées dans un métro et un wagon de RER a été menée. L’impact de la coexistence entre le ZigBee et le WiFi et de la présence humaine sur la communication du réseau sans fil a été démontré. Le prototype d’une plateforme basée sur le réseau ZigBee allant de la collecte des données à l’affichage des informations a été réalisé et testé. / The need of new services in railway trains (services for metering, energy efficiency, the comfort and safety of users etc.) may eventually saturate the wired communication systems installed since twenty years ago years. The several advantages of wireless sensor networks (easy deployment, ability to adapt on different environments and low energy consumption) offer many possibilities for energy management systems. The aim of this thesis is to study and implement a wireless network sensors inside trains for energy efficiency. Thus, some communication protocols dedicated to energy management were presented and then a comparative study of the various wireless communication networks carried out. This comparative study shows that the ZigBee network is the most suitable for the platform. The proposed hybrid architecture allows the use of the existing IP network as the backbone of all ZigBee networks. In order to take into account the effect of the railway environment in the planning and deployment of the network, a study of the propagation channel was carried out, based on measurements realized in a subway and a RER car. The impact of the coexistence between ZigBee and WiFi and of the human presence on wireless communication have been demonstrated. The prototype of a platform based on the ZigBee network, allows data collection, informations traitement and monitoring, was carried out.

L'objectif de notre thèse est de contribuer à la conception de situations informatiques diffuses efficaces énergétiquement et appropriables par les habitants au quotidien. Pour cela, à partir d'une approche centrée sur l'activité, nous caractérisons les contextes d'activité quotidienne, ce qui permet d'élaborer nos principes de conception et des scénarios. Cette recherche est menée en référence au cadre du " cours d'action " (Theureau, 2004) ainsi qu'à une approche critique et située (e.g., Barad, 2007; Suchman, 2007) de l'agentivité physique sous-tendant l'action collective, via la notion de " cours d'agencement ". Les spécificités de l'informatique diffuse (e.g., en réseau disséminé dans l'environnement) et des situations domestiques investiguées (e.g., plusieurs pièces et étages) nous amènent à créer une méthodologie pour l'analyse formelle du collectif et les scénarios : le format " multi-portées ". Sur ces bases, nous caractérisons les contextes d'activité de plusieurs familles vivant dans des maisons à forte consommation énergétique. Nos résultats mettent en évidence les préoccupations des habitants, les jeux de suspension/actualisation à travers le temps, ou de préoccupations multiples à l'instant " t " et les anticipations qui les structurent. Nous caractérisons également des contextes d'articulations collectives, montrant que les membres de la famille sont engagés dans des préoccupations à la fois similaires et différentes, oscillant entre convergence et divergence à différentes échelles de temps. Enfin, nous comparons 85 agencements du collectif dans l'habitat et les types d' " (im)possibilités " perceptives et pratiques qui en émergent entre humains, objets et espaces physiques. Ces résultats permettent d'alimenter notre modèle de conception de situations informatiques diffuses appropriables et efficaces énergétiquement. Après avoir présenté les orientations et principes de conception généraux, nous construisons des scénarios collectifs d'" interactions incidentes/intentionnelles " (Dix, 2002) entre humains et réseaux, puis nous définissons comment le futur système devra fonctionner afin d'être appropriable et efficace énergétiquement. Ce travail montre qu'il est possible et nécessaire de concevoir l'efficience énergétique des réseaux socio-techniques tout en donnant des possibilités d'action et d'appropriation à l'humain.