Les réseaux de recouvrement ont été popularisés avec l'expension des réseaux pair-à-pair (peer-to-peer networks) dans les années 2000. Il existe de nombreux types de réseaux de recouvrement, certains sont extensibles d'autres non, certains ont pour rôle d'assurer une topologie résiliente, certain offre un service de routage fiable, etc. Mais aucun des réseaux de recouvrement n'est adaptables à différents types de réseaux recouvert et ne proposer un large éventail de services. Tout réseau de recouvrement existant est uniquement dédié à une tâche particulière. On peut imaginer un réseau qui pourrait être déployé à cheval sur de nombreux types différents de réseau et ne se consacrant pas seulement à une tâche particulière. Cette thèse a pour objectif de définir les bases et de développer un tel réseau de recouvrement. Dans ces travaux de recherches, nous proposons un nouveau réseau de recouvrement appelé ROSA. ROSA est conçu de façon à pouvoir facilement être adapté aux différents réseaux physiques et d'être en mesure de fournir un large éventail de services différents. Les nœuds de ROSA sont organisés en cluster appelé grumeaux (lump) et ROSA peut être considéré comme un enchevêtrement de grumeaux. Les nœuds organisent leurs ensembles de voisin en fonction des densités associées à ces grumeaux. ROSA est extensible car le nombre maximal de voisins qu'un noeud peut avoir est borné, et cette limite ne dépend pas du nombre total de nœuds participant au réseau. ROSA est adaptable car la définition de la densité des grumeaux peuvent être modifies et adaptés aux propriétés du réseau recouvert. La densité définit le comportement de ROSA

Cette thèse s'est déroulée au sein du projet APACHE (CNRS-INPG-INRIA-UJF) dont l'objectif est l'étude de l'ensemble des aspects liés à la mise en oeuvre efficace et portable d'applications irrégulières et dont les études sont concrétisées par l'environnement Athapascan. Dans l'environnement Athapascan le «débogage pour les performances» est basé sur le traçage logiciel des exécutions des applications parallèles suivi de l'analyse des traces et de la visualisation des exécutions tracées. L'objectif de la thèse était de fournir aux programmeurs un outil de visualisation les aidant à identifier les "erreurs de performances" de leurs programmes en leur donnant une représentation aussi claire que possible de l'exécution de ces programmes. La principale contribution de la thèse est la conception et la réalisation d'un outil appelé Pajé combinant les trois propriétés essentielles d'interactivité, d'extensibilité et d'aptitude au passage à l'échelle. L'extensibilité permet de prendre en compte l'absence de stabilisation des modèles de programmation parallèles et d'offrir la possibilité d'ajouter à Pajé des visualisations non envisagées lors de sa conception. Elle est assurée par une architecture en graphe de modules génériques, communiquants par des protocoles bien spécifiés. L'interactivité donne au programmeur le contrôle sur la visualisation par des actions telles que déplacement dans le temps ou inspection du contenu des objets visualisés, etc. Pour limiter le volume de données qu'elle implique de conserver en mémoire, une structure de données appelée fenêtre de visualisation a été définie ainsi que les algorithmes permettant de la faire glisser efficacement dans le temps. L'aptitude au passage à l'échelle est liée à la capacité de représenter un nombre potentiellement important d'objets graphiques (processus légers, communications, tâches, etc...) évoluant dynamiquement. Elle est essentiellement assurée en facilitant la visualisation à différents niveaux d'abstraction, en sorte que le passage d'un niveau à un autre simule une action de zoom.

Ces dernières décennies ont été caractérisées par une évolution massive de l'Internet sur tous les plans, couvrant les applications et les technologies réseau. En conséquence, de nouveaux besoins pour les applications et de nouvelles contraintes réseaux apparaissent ; rendant ainsi les protocole (TCP et UDP notamment) de moins en moins efficaces, et plusieurs nouveaux protocoles ont été proposés. Cependant, à cause de plusieurs limites architecturales de la couche Transport, ces nouveaux protocoles n'ont pas été déployés.Partant de ce constat, le travail effectué dans cette thèse porte sur la proposition et la réalisation d'une architecture pour la couche Transport, orientée services et basée composants, dotée de capacités d'extensibilité et d'autoadaptation vis-à-vis des évolutions du contexte applicatif et réseau. La solution proposée repose, d'une part, sur un faible couplage entre les éléments extérieurs (applications et systèmes) et la couche Transport, ainsi qu'entre les composants internes de l'architecture. D'autre part, elle se base sur des modèles et des algorithmes lui permettant de détecter et de prendre en compte les évolutions du réseau ou des applications, et d'adapter son comportement en conséquence. Une implémentation complète de la solution est proposée et testée dans un cadre de communications aéronautiques par satellite. L'objectif étant la gestion de la transition des protocoles spécifique au monde aéronautique vers les protocoles de l'Internet, ainsi que la gestion, au niveau Transport, des liens physiques hétérogènes. Les tests démontrent la faisabilité d'une telle architecture extensible et autonome, les gains en performance qu'il est possible d'obtenir, et les coûts qui en résultent. / The recent decades are characterized by an important evolution of the Internet at all planes, covering applications and network technologies. This evolution results on new applications requirements and new networks constraints making classical protocols (TCP and UDP typically) less and less suitable. Consequently, many new more efficient protocols have been proposed. However, due to several limitations of the actual Transport layer, these new protocols have not been deployed.From this statement, the work presented in this thesis is about the proposition and the realization of an architecture for the Transport layer, including extensibility and auto-adaptability capabilities regarding the evolution of application and network context. The proposed solution is based on low-coupling between, in a part, the Transport layer and the external actors (applications and systems), and in the other part between the internal component of the architecture. In parallel, the architecture is based on models and algorithms for detecting and taking into account the evolution of networks and applications, and adapt it behavior consequently. A complete implementation of the solution is proposed and evaluated in the context of aeronautical communications by satellite. The aim is the management of the transition phase of the aeronautical network to the Internet protocols suite, and the management of the heterogeneity of the different physical links. The tests demonstrated the feasibility of such extensible and autonomic architecture, the performances gains which can be obtained, and the resulting cost.

La conception des systèmes distribués est une tâche onéreuse : les objectifs de performance, d’exactitude et de fiabilité sont étroitement liés et ont donné naissance à des compromis complexes décrits par de nombreux résultats théoriques. Ces compromis sont devenus de plus en plus importants à mesure que le calcul et le stockage se sont déplacés vers des architectures distribuées. De plus, l’absence d’approches systématiques de ces problèmes dans les outils de programmation modernes les a aggravés — d’autant que de nos jours la plupart des programmeurs doivent relever les défis liés aux applications distribués. En conséquence, il existe un écart évident entre les abstractions de programmation, les exigences d’application et la sémantique de stockage, ce qui entrave le travail des concepteurs et des développeurs. Cette thèse présente un ensemble de contributions tourné vers la conception de systèmes de stockage distribués fiables, en examinant ces questions à travers le prisme de la cohérence. Nous commençons par fournir un cadre uniforme et déclarative pour définir formellement les modèles de cohérence. Nous utilisons ce cadre pour décrire et comparer plus de cinquante modèles de cohérence non transactionnelles proposés dans la littérature. La nature déclarative et composite de ce cadre nous permet de construire un classement partiel des modèles de cohérence en fonction de leur force sémantique. Nous montrons les avantages pratiques de la composabilité en concevant et en implémentant Hybris, un système de stockage qui utilise différents modèles pour améliorer la cohérence faible généralement offerte par les services de stockage dans les nuages. Nous démontrons l’efficacité d’Hybris et montrons qu’il peut tolérer les erreurs arbitraires des services du nuage au prix des pannes. Enfin, nous proposons une nouvelle technique pour vérifier les garanties de cohérence offertes par les systèmes de stockage du monde réel. Cette technique s’appuie sur notre approche déclarative de la cohérence : nous considérons les modèles de cohérence comme invariants sur les représentations graphiques des exécutions des systèmes de stockage. Une mise en œuvre préliminaire prouve cette approche pratique et utile pour améliorer l’état de l’art sur la vérification de la cohérence. / Engineering distributed systems is an onerous task: the design goals of performance, correctness and reliability are intertwined in complex tradeoffs, which have been outlined by multiple theoretical results. These tradeoffs have become increasingly important as computing and storage have shifted towards distributed architectures. Additionally, the general lack of systematic approaches to tackle distribution in modern programming tools, has worsened these issues — especially as nowadays most programmers have to take on the challenges of distribution. As a result, there exists an evident divide between programming abstractions, application requirements and storage semantics, which hinders the work of designers and developers.This thesis presents a set of contributions towards the overarching goal of designing reliable distributed storage systems, by examining these issues through the prism of consistency. We begin by providing a uniform, declarative framework to formally define consistency semantics. We use this framework to describe and compare over fifty non-transactional consistency semantics proposed in previous literature. The declarative and composable nature of this framework allows us to build a partial order of consistency models according to their semantic strength. We show the practical benefits of composability by designing and implementing Hybris, a storage system that leverages different models and semantics to improve over the weak consistency generally offered by public cloud storage platforms. We demonstrate Hybris’ efficiency and show that it can tolerate arbitrary faults of cloud stores at the cost of tolerating outages. Finally, we propose a novel technique to verify the consistency guarantees offered by real-world storage systems. This technique leverages our declarative approach to consistency: we consider consistency semantics as invariants over graph representations of storage systems executions. A preliminary implementation proves this approach practical and useful in improving over the state-of-the-art on consistency verification.

Il est reconnu aujourd'hui que pour un grand nombre d'applications les performances globales des systèmes sont fortement limitées faute d'un transfert suffisament rapide entre les unités de calcul et les dispositifs de stockage. L'idée développée au long de cette thèse est qu'il est possible de réaliser un système d'E/S universel et performant dans un environnement extensible si l'on respecte quelques principes dans sa conception. Pour ce faire, il est nécessaire d'y faire participer le matériel, le système d'exploitation, le système de fichiers et les utilisateurs, chacun au niveau approprié. Notre travail intègre toutes les composantes d'un sous-système d'E/S. En premier lieu, nous choisissons une architecture matérielle adéquate aux divers types de demandes d'E/S observés dans les applications parallèles. Nous présentons une architecture universelle et extensible qui permet de maximiser l'exploitation du parallélisme. En deuxième lieu, nous utilisons ParX, un micro-noyau parallèle conçu à l'intérieur de notre équipe, pour fournir les mécanismes de base à l'exécution d'un système de fichiers parallèle. Nous concrétisons d'abord certaines extensions indispensables pour mieux adapter ParX aux besoins des E/S parallèles, et ensuite, afin d'exploiter la projection des fichiers dans l'espace d'adressage, nous développons des mécanismes originaux, nécessaires à l'implémentation d'un espace d'adressage commun dans une architecture extensible à mémoire distribuée. En troisième lieu, nous introduisons les principes de base qui doivent être respectés afin de concilier la généralité et les hautes performances dans la conception d'un système de fichiers parallèle extensible. L'architecture du système de fichiers proposée à la fin du rapport est le résultat de l'application de ces principes.

Afin de sécuriser les applications web, nous nous sommes intéressés à appliquer des analyses dynamiques de sécurité à des programmes JavaScript. Dansce contexte, pouvoir rapidement modifier l’interpréteur et composer des analyses à l’exécution est primordial. Une façon d’effectuer ces changements aurait été parrefactorisation. Mais la refactorisation peut être délicate et chronophage, car elle implique de réécrire des parties du code source, voire de réorganiser toute l’architecture du programme. La refactorisation est trop coûteuse lorsque prime la vitesse d’itération.Nous explorons une alternative économe à la refactorisation : le détournement. Détourner un programme c’est changer ses résultats sans directement modifierson code source. Pour détourner un programme, on exploite des techniques d’indirection, tels que la portée dynamique et la métaprogrammation.On commence par passer en revue les techniques utilisées pour des problèmes connexes d’extensibilité, et on applique ces techniques pour détourner des interpréteurs simples. Puis, on montre comment le détournement peut aider à construire un interpréteur par incréments, pour permettre d’activer dynamiquement des comportements alternatifs. Enfin, on applique ces techniques pour détourner un véritable interpréteur JavaScript par de multiples analyses dynamiques de sécurité.Au prix d’un potentiel impact en efficacité et en sûreté, détourner l’interpréteur est à la fois plus rapide et plus flexible que de le réécrire, ce qui fait du détournement une alternative légitime à la refactorisation. / For securing web applications, we were interested in applying dynamic security analyses to JavaScript programs. In this context, the ability to quickly modify the interpreter and to compose analyses at runtime is paramount. One way to effect these changes would have been through refactoring. But refactoring can be tricky and time-consuming, as it entails to rewrite parts of the source code, and even to reorganize the program’s whole architecture. Refactoring is too costly when rapid iteration is preferred.We explore a lightweight alternative to refactoring: diverting. To divert a program is to change its results without directly modifying its source code. To divert a program, we leverage indirection techniques such as dynamic scoping and metaprogramming.We first review the techniques used in related extensibility problems, like the Expression Problem, and apply these techniques to divert simple interpreters. We then show how diverting can help build interpreters incrementally in layers, allowing dynamic activation of alternative behavior. Finally, we apply those techniques to divert a full-blown JavaScript interpreter with multiple dynamic security analyses. We find that, with potential costs in efficiency and program safety, diverting is both faster and more flexible than rewriting the interpreter,thus making diverting a legitimate alternative to refactoring.

La parésie spastique est souvent envisagée comme une atteinte de la commande motrice, comportant une parésie de l’agoniste et une hyperactivité de l’antagoniste. Cependant, une seconde affection d’ordre musculaire - la myopathie spastique, apparait rapidement, pendant la phase aigüe après la lésion. L’hypomobilisation en position courte de certains muscles dans le contexte d’une parésie des muscles opposés s’accompagne d’une perte de leur tension longitudinale, première étape d’une cascade de transformations génétiques, structurelles, biomécaniques puis physiologiques des muscles hypomobilisés, incluant entre autres une perte de leur extensibilité et de leur longueur. Aux stades subaigu puis chronique du syndrome, les affections neurologique et musculaire coexistent, et semblent s’entretenir mutuellement.Sur le plan physiopathologique, ce travail de recherche s’est d’abord intéressé à ces intrications entre les affections neurologique et musculaire, et à la part de responsabilité potentielle de la myopathie spastique dans la fonction active. Ce premier travail a montré que le degré d’hypoextensibilité musculaire d’un antagoniste, au-delà d’un certain seuil, est corrélé au degré de perturbation de la commande motrice dirigée sur l’agoniste. La chronologie des différents événements établie dans la littérature, avec des anomalies histologiques musculaires qui apparaissent toujours avant les premières manifestions d’hyperactivité motoneuronale, amène à suggérer une responsabilité causale de la maladie du muscle dans une partie des perturbations ultérieures de la commande neuronale descendante. Ce rôle probablement essentiel de la maladie musculaire au sein de la parésie spastique doit inciter le clinicien à orienter une part significative de son traitement vers une stimulation optimale de la plasticité musculaire pour tenter de prévenir ou d’inverser le processus de myopathie spastique.Si l’étirement est depuis très longtemps une technique courante, sa capacité à augmenter durablement l’extensibilité musculaire est aujourd’hui controversée, même si ses effets à long terme, i.e. au-delà de six mois d’application quotidienne, n’ont pas été explorés.La deuxième partie, thérapeutique, de ce travail a donc été l’étude des effets à long terme d’un programme quotidien d’auto-étirements de haute intensité au sein de la méthode des Contrats d’Autorééducation Guidée, pendant un an ou plus. Il a d’abord été rétrospectivement montré que ce programme avait permis, sur trois années de suivi de sujets parétiques, une amélioration progressive importante de l’extensibilité musculaire mesurée cliniquement. Un essai randomisé contrôlé contre la kinésithérapie conventionnelle avec mesures échographiques de paramètres structuraux des muscles étirés a ensuite établi que l’application de ce programme durant un an chez des sujets atteints d’hémiparésie chronique sur AVC générait une augmentation de la longueur fasciculaire des muscles fléchisseurs plantaires, parallèlement à une amélioration de la fonction active, de façon nettement plus importante que la thérapie conventionnelle.L’ensemble de ces résultats doit participer à une meilleure prise en compte des altérations passives structurelles évolutives du muscle comme une entité nosologique, la myopathie spastique, méritant un traitement spécifique au sein de la parésie spastique, afin de limiter ses interactions avec la maladie neurologique et de réduire les déficits fonctionnels. La pratique quotidienne de postures d’auto-étirement à haute intensité, guidée par un thérapeute et auto-documentée par le patient sur un registre, peut être prescrite et réalisée sur le long terme, afin de traiter la myopathie spastique. / Spastic paresis is often understood as a neurologic disorder of the motor command that includes agonist paresis and antagonist overactivity. However, a second disorder, involving the muscle and named spastic myopathy, appears rapidly during the acute phase after the lesion. Hypo-mobilization in shortened position of some muscles of the paretic limbs, in the context of paresis of their antagonists, will reduce their longitudinal tension, which acts as the first event of a cascade of transformations involving genetic, structural, biomechanical, and then physiological mechanisms, leading to loss of muscle extensibility and length. At the subacute and chronic stages of this syndrome, the neurological and the muscular disorders coexist, seemingly feeding on each other.From a pathophysiological point of view, this research work started by exploring the entanglements between the neurological and muscular disorders, and the potential responsibility of spastic myopathy in the impairment of active function. The first study demonstrated that the loss of muscle extensibility in antagonists, when above a certain threshold, correlates with the degree of disturbance of the motor command directed to the agonist. The chronology of events established in the literature, with histological muscle abnormalities emerging always before the first expressions of motoneuronal overactivity, suggests a causal role of the muscle disorder in a part of the descending command disorder. The crucial role of the muscle disorder in the syndrome of spastic paresis should encourage clinicians to direct treatment towards techniques to stimulate muscle plasticity.Despite the classic use of muscle stretching in daily practice, its potential to increase muscle extensibility remains a subject of controversy, even though its long-term effects, i.e. over six months of daily implementation, have not been investigated. The second part of this work was thus therapeutic. We retrospectively explored the long-term effects of a daily, high load self-stretching programme within the Guided Self-rehabilitation Contract method, for at least a year. This work showed that this programme, applied over three years in paretic subjects, was increasingly associated with major gains in clinical muscle extensibility. A randomized controlled trial against conventional therapy, which used ultrasound exploration of structural parameters in the stretched muscles, demonstrated that this programme, applied over one year in subjects with stroke-induced chronic hemiparesis, enabled greater increase in plantar flexor fascicle length and active function improvement than conventional therapy.Taken together, these results will contribute to enhancing the knowledge about the evolving structural and mechanical muscle changes in spastic paresis, as a pathologic entity, spastic myopathy. Spastic myopathy needs to be specifically addressed, as it interacts with the neurological disorder and worsens functional impairment. Daily postures of high load self-stretch, guided by the therapist and self-monitored on a diary, should be prescribed and practiced over the long term, in order to treat spastic myopathy in subjects with spastic paresis.

Avec l’avènement de l’Internet des Objets, nous sommes confrontés à une prolifération des appareils connectés répartis sur des emplacements physiques, appelés des espaces intelligents et qui offrent des services de l’Internet des Objets. La découverte simple et transparente de ces services est cruciale pour le succès de l’Internet des Objets. Les caractéristiques des services de l’Internet des objets, tels que leur nombre, leur hétérogénéité et leur dynamicité induite par la mobilité des appareils connectés, rendent leur découverte difficile. Dans cette thèse, nous proposons une architecture de système et ses mécanismes associés pour permettre une découverte efficace et scalable des services de l’Internet des Objets, en se basant sur le Web Sémantique et en supportant des contextes dynamiques. Notre approche repose sur les passerelles distribuées qui intègrent des mécanismes de regroupement, d’agrégation de l’information et de routage sémantique. / With the advent of the Internet of Things (IoT), we are facing a proliferation of connected devices distributed over physical locations, so called smart spaces and offering IoT services. Enabling an easy and seamless discovery of these IoT services is crucial for the success of the Internet of Things. The characteristics of IoT services, such as their sheer number, their heterogeneity and their dynamicity induced by the mobility of the related devices, make discovering them a challenge. In this thesis, we propose a system architecture and the associated mechanisms to enable efficient and scalable semantic-based IoT service discovery supporting dynamic contexts. Our approach relies on distributed semantic gateways that embed clustering, information aggregation and semantic routing mechanisms.

Généralement, les problèmes de conception de réseaux consistent à sélectionner les arcs et les sommets d’un graphe G de sorte que la fonction coût est optimisée et l’ensemble de contraintes impliquant les liens et les sommets dans G sont respectées. Une modification dans le critère d’optimisation et/ou dans l’ensemble de contraintes mène à une nouvelle représentation d’un problème différent. Dans cette thèse, nous nous intéressons au problème de conception d’infrastructure de réseaux maillés sans fil (WMN- Wireless Mesh Network en Anglais) où nous montrons que la conception de tels réseaux se transforme d’un problème d’optimisation standard (la fonction coût est optimisée) à un problème d’optimisation à plusieurs objectifs, pour tenir en compte de nombreux aspects, souvent contradictoires, mais néanmoins incontournables dans la réalité. Cette thèse, composée de trois volets, propose de nouveaux modèles et algorithmes pour la conception de WMNs où rien n’est connu à l’ avance. Le premiervolet est consacré à l’optimisation simultanée de deux objectifs équitablement importants : le coût et la performance du réseau en termes de débit. Trois modèles bi-objectifs qui se différent principalement par l’approche utilisée pour maximiser la performance du réseau sont proposés, résolus et comparés. Le deuxième volet traite le problème de placement de passerelles vu son impact sur la performance et l’extensibilité du réseau. La notion de contraintes de sauts (hop constraints) est introduite dans la conception du réseau pour limiter le délai de transmission. Un nouvel algorithme basé sur une approche de groupage est proposé afin de trouver les positions stratégiques des passerelles qui favorisent l’extensibilité du réseau et augmentent sa performance sans augmenter considérablement le coût total de son installation. Le dernier volet adresse le problème de fiabilité du réseau dans la présence de pannes simples. Prévoir l’installation des composants redondants lors de la phase de conception peut garantir des communications fiables, mais au détriment du coût et de la performance du réseau. Un nouvel algorithme, basé sur l’approche théorique de décomposition en oreilles afin d’installer le minimum nombre de routeurs additionnels pour tolérer les pannes simples, est développé. Afin de résoudre les modèles proposés pour des réseaux de taille réelle, un algorithme évolutionnaire (méta-heuristique), inspiré de la nature, est développé. Finalement, les méthodes et modèles proposés on été évalués par des simulations empiriques et d’événements discrets. / Generally, network design problems consist of selecting links and vertices of a graph G so that a cost function is optimized and all constraints involving links and the vertices in G are met. A change in the criterion of optimization and/or the set of constraints leads to a new representation of a different problem. In this thesis, we consider the problem of designing infrastructure Wireless Mesh Networks (WMNs) where we show that the design of such networks becomes an optimization problem with multiple objectives instead of a standard optimization problem (a cost function is optimized) to take into account many aspects, often contradictory, but nevertheless essential in the reality. This thesis, composed of three parts, introduces new models and algorithms for designing WMNs from scratch. The first part is devoted to the simultaneous optimization of two equally important objectives: cost and network performance in terms of throughput. Three bi-objective models which differ mainly by the approach used to maximize network performance are proposed, solved and compared. The second part deals with the problem of gateways placement, given its impact on network performance and scalability. The concept of hop constraints is introduced into the network design to reduce the transmission delay. A novel algorithm based on a clustering approach is also proposed to find the strategic positions of gateways that support network scalability and increase its performance without significantly increasing the cost of installation. The final section addresses the problem of reliability in the presence of single failures. Allowing the installation of redundant components in the design phase can ensure reliable communications, but at the expense of cost and network performance. A new algorithm is developed based on the theoretical approach of "ear decomposition" to install the minimum number of additional routers to tolerate single failures. In order to solve the proposed models for real-size networks, an evolutionary algorithm (meta-heuristics), inspired from nature, is developed. Finally, the proposed models and methods have been evaluated through empirical and discrete events based simulations.

Généralement, les problèmes de conception de réseaux consistent à sélectionner les arcs et les sommets d’un graphe G de sorte que la fonction coût est optimisée et l’ensemble de contraintes impliquant les liens et les sommets dans G sont respectées. Une modification dans le critère d’optimisation et/ou dans l’ensemble de contraintes mène à une nouvelle représentation d’un problème différent. Dans cette thèse, nous nous intéressons au problème de conception d’infrastructure de réseaux maillés sans fil (WMN- Wireless Mesh Network en Anglais) où nous montrons que la conception de tels réseaux se transforme d’un problème d’optimisation standard (la fonction coût est optimisée) à un problème d’optimisation à plusieurs objectifs, pour tenir en compte de nombreux aspects, souvent contradictoires, mais néanmoins incontournables dans la réalité. Cette thèse, composée de trois volets, propose de nouveaux modèles et algorithmes pour la conception de WMNs où rien n’est connu à l’ avance. Le premiervolet est consacré à l’optimisation simultanée de deux objectifs équitablement importants : le coût et la performance du réseau en termes de débit. Trois modèles bi-objectifs qui se différent principalement par l’approche utilisée pour maximiser la performance du réseau sont proposés, résolus et comparés. Le deuxième volet traite le problème de placement de passerelles vu son impact sur la performance et l’extensibilité du réseau. La notion de contraintes de sauts (hop constraints) est introduite dans la conception du réseau pour limiter le délai de transmission. Un nouvel algorithme basé sur une approche de groupage est proposé afin de trouver les positions stratégiques des passerelles qui favorisent l’extensibilité du réseau et augmentent sa performance sans augmenter considérablement le coût total de son installation. Le dernier volet adresse le problème de fiabilité du réseau dans la présence de pannes simples. Prévoir l’installation des composants redondants lors de la phase de conception peut garantir des communications fiables, mais au détriment du coût et de la performance du réseau. Un nouvel algorithme, basé sur l’approche théorique de décomposition en oreilles afin d’installer le minimum nombre de routeurs additionnels pour tolérer les pannes simples, est développé. Afin de résoudre les modèles proposés pour des réseaux de taille réelle, un algorithme évolutionnaire (méta-heuristique), inspiré de la nature, est développé. Finalement, les méthodes et modèles proposés on été évalués par des simulations empiriques et d’événements discrets. / Generally, network design problems consist of selecting links and vertices of a graph G so that a cost function is optimized and all constraints involving links and the vertices in G are met. A change in the criterion of optimization and/or the set of constraints leads to a new representation of a different problem. In this thesis, we consider the problem of designing infrastructure Wireless Mesh Networks (WMNs) where we show that the design of such networks becomes an optimization problem with multiple objectives instead of a standard optimization problem (a cost function is optimized) to take into account many aspects, often contradictory, but nevertheless essential in the reality. This thesis, composed of three parts, introduces new models and algorithms for designing WMNs from scratch. The first part is devoted to the simultaneous optimization of two equally important objectives: cost and network performance in terms of throughput. Three bi-objective models which differ mainly by the approach used to maximize network performance are proposed, solved and compared. The second part deals with the problem of gateways placement, given its impact on network performance and scalability. The concept of hop constraints is introduced into the network design to reduce the transmission delay. A novel algorithm based on a clustering approach is also proposed to find the strategic positions of gateways that support network scalability and increase its performance without significantly increasing the cost of installation. The final section addresses the problem of reliability in the presence of single failures. Allowing the installation of redundant components in the design phase can ensure reliable communications, but at the expense of cost and network performance. A new algorithm is developed based on the theoretical approach of "ear decomposition" to install the minimum number of additional routers to tolerate single failures. In order to solve the proposed models for real-size networks, an evolutionary algorithm (meta-heuristics), inspired from nature, is developed. Finally, the proposed models and methods have been evaluated through empirical and discrete events based simulations.