Le paradigme de production et consommation de masse basé sur la vente de produits physiques est actuellement remis en cause du fait de la forte concurrence et des impacts environnementaux engendrés. En ce sens, une économie basée sur les services émerge. Le client n'achète plus un produit physique, mais va payer pour une utilisation ou un résultat fourni par un système global composé de produits et de services. Par conséquent, les concepteurs de produits physiques doivent aujourd'hui revoir la manière dont ils conçoivent ces nouveaux systèmes et en particulier les objets physiques impliqués dans ces systèmes. Ce travail de thèse a conduit à la proposition d'une méthodologie de conception permettant de structurer le développement du système produit-service global vers la conception détaillée des objets physiques impliqués dans ces solutions. Des représentations dérivées de l'analyse fonctionnelle ainsi que la mise en place de scénarios de fonctionnement permettent de décrire l'organisation globale des éléments du système. Cette organisation est modélisée par l'intermédiaire des boucles de conception au sein du bloc diagramme fonctionnel du système. Enfin, la mise en place d'une évaluation basée sur les boucles de conception permet aux concepteurs de s'assurer qu'ils répondent aux performances attendues par le client en faisant le lien entre les paramètres des objets physiques et les unités de service du système.

Conduire des analyses de sûreté de fonctionnement conjointement avec d'autres analyses au niveau architectural permet à la fois d'estimer les effets des décisions architecturales sur la sûreté de fonctionnement du système et de faire des compromis. Par conséquent, les industriels et les universitaires se concentrent sur la définition d'approches d'ingénierie guidées par des modèles (MDE) et sur l'intégration de diverses analyses dans le processus de développement. AADL (Architecture Analysis and Design Language) a prouvé son aptitude pour la modélisation d'architectures et ce langage est actuellement jugé efficace par les industriels dans de telles approches. Notre contribution est un cadre de modélisation permettant la génération de modèles analytiques de sûreté de fonctionnement à partir de modèles AADL dans lobjectif de faciliter l'obtention de mesures de sûreté de fonctionnement comme la fiabilité et la disponibilité. Nous proposons une approche itérative de modélisation. Dans ce contexte, nous fournissons un ensemble de sous-modèles génériques réutilisables pour des mécanismes de tolérance aux fautes. Le modèle AADL de sûreté de fonctionnement est transformé en un RdPSG (Réseau de Petri Stochastique Généralisé) en appliquant des règles de transformation de modèle. Nous avons mis en Suvre un outil de transformation automatique. Le RdPSG résultant peut être traité par des outils existants pour obtenir des mesures de sûreté defonctionnement. L'approche est illustrée sur un ensemble du SystèmeInformatique Français de Contrôle de Trafic Aérien.

Les architectures logicielles de contrôles sont le centre névralgique des robots. Malheureusement les robots et leurs architectures souffrent de nombreuses imperfections qui perturbent et/ou compromettent la réalisation des missions qui leurs sont affectés. Nous proposons donc une méthodologie de conception d'architecture de contrôle adaptative pour la mise en oeuvre de la tolérance aux fautes. La première partie de ce manuscrit propose un état de l'art de la sureté de fonctionnement, d'abord générique avant d'être spécifié au contexte des architectures de contrôle. La seconde partie nous permet de détailler la méthodologie proposée permettant d'identifier les fautes potentielles d'un robot et d'y répondre à l'aide des moyens de tolérance aux fautes. La troisième partie présente le contexte expérimental et applicatif dans lequel la méthodologie proposée sera mise en oeuvre et qui constitue la quatrième partie de ce manuscrit. Une expérimentation spécifique mettant en lumière les aspects de la méthodologie est détaillée dans la dernière partie.

Les dispositifs informatiques mobiles tels que les ordinateurs portables, assistants personnels et téléphones portables sont de plus en plus utilisés. Cependant, bien qu'ils soient utilisés dans des contextes où ils sont sujets à des endommagements, à la perte, voire au vol, peu de mécanismes permettent d'éviter la perte des données qui y sont stockées. Dans cette thèse, nous proposons un service de sauvegarde de données coopératif pour répondre à ce problème. Cette approche tire parti de communications spontanées entre de tels dispositifs, chaque dispositif stockant une partie des données des dispositifs rencontrés. Une étude analytique des gains de cette approche en termes de sûreté de fonctionnement est proposée. Nous étudions également des mécanismes de stockage réparti adaptés. Les problèmes de coopération entre individus mutuellement suspicieux sont également abordés. Enfin, nous décrivons notre mise en oeuvre du service de sauvegarde coopérative.

À l'heure actuelle et depuis plusieurs années, les nouveaux systèmes développés par les industriels ne cessent de se complexifier, de faire intervenir toujours plus de technologies différentes et cela, pour maximiser la rentabilité, améliorer les fonctionnalités, voire proposer de nouveaux services. L'approche d'ingénierie système à base de modèles (ISBM) adresse particulièrement ces problématiques et est de plus en plus plébiscitée par les industriels. Pour autant, l'ISBM ne permet pas d'assurer la sûreté de fonctionnement (SdF) de nos systèmes modernes. C'est pourquoi ces travaux visent à assurer la cohésion de l'ISBM avec les études de SdF ainsi que sa valorisation pour ces études. Le langage de modélisation SysML est choisi pour réifier l'ensemble des résultats des activités d'ingénierie système sous la forme d'un modèle système. Ce modèle système est ensuite manipulé par les processus de la méthodologie MéDISIS, définie dans la thèse, afin de faciliter les études de SdF. La thèse aborde notamment la génération d'AMDEC fonctionnelle et l'application de la méthodologie FIDES pour l'évaluation de fiabilité, avec l'aide de bases de données pérénisant les informations dysfonctionnelles. Les principes précédents sont aussi appliqués à un projet industriel conséquent : le projet LEA qui consiste à la réalisation d'un prototype de véhicule hypersonique. La thèse met l'accent sur l'étude de SdF des composants de type COTS qui sont courant au sein du projet LEA.

Depuis plus de 30 ans, Anjouan, île volcanique tropicale humide de l'archipel des Comores situé à l'entrée Nord du Canal de Mozambique entre l'Afrique et Madagascar dans l'océan indien, connaît une perturbation du régime hydrologique de ses bassins versants avec une diminution des ressources en eau sur les zones côtières mais aussi des excès responsables de crues violentes et de mouvements de masse. Les origines du phénomène, mal connues, sont fréquemment associées à la déforestation anthropique sur les versants. Pour répondre à cette problématique, une approche méthodologique multi-source, multi-date et multi-échelle a été adoptée. Elle s'appuie sur la mise en œuvre d'un Système d'Information Géographique associant des Modèles Numériques de Terrain, des images satellites (Spot 5 et Quickbird de de Google Earth) et des photographies aériennes (1950, 1969 et 1998) aux statistiques climatiques et démographiques ainsi qu'à des relevés écologiques et des enquêtes. Les résultats de l'étude sur deux bassins versants pilotes aux régimes d'écoulements différents, l'un permanent situé dans le domaine du Sud-Ouest et l'autre temporaire à l'Est d'Anjouan, montrent une réalité multi-causale et plus complexe de la perturbation du fonctionnement hydrologique des bassins versants d'Anjouan. Les mesures techniques ne suffisent pas pour résoudre le problème. Il est de ce fait préconisé un modèle d'aménagement qui intègre les composantes environnementales, sociales, économiques et politique des bassins versants.

Le drainage minier acide de Carnoulès est caractérisé par un pH très acide et une forte concentration en métaux et en arsenic. Par différentes approches moléculaires, des études précédentes ont montré une faible biodiversité et ont permis d'établir un modèle de fonctionnement de la communauté bactérienne. Le but de ce travail de thèse a été de préciser la composition et le fonctionnement de cette communauté bactérienne, en utilisant pour cela des approches culturales et fonctionnelles, en se focalisant particulièrement sur le recyclage de la matière organique. L'élaboration de différents milieux a permis l'isolement de 49 souches bactériennes appartenant à 19 genres, augmentant ainsi de 10 % la diversité bactérienne détectée à Carnoulès par rapport aux approches métagénomiques précédentes. Parmi les 19 genres, 3 sont nouveaux dont un, inféodé aux écosystèmes acides, a été caractérisé taxonomiquement et dénommé Acidiminas carnoulesii. La capacité de l'isolat Q8 appartenant au genre Paenibacillus à dégrader I'amidon et la xylane, dans de larges gammes de pH et de concentrations en arsenic, a permis d'attribuer à Paenibacillus un rôle dans la résilience de la communauté pour ces fonctions. Un criblage fonctionnel de I'ADN de Q8 dans Escherichia coli apermis d'isoler les gènes codant les protéines de dégradation de ces polymères. Par ailleurs, un criblage de 80000 clones de la banque d'ADN métagénomique de Carnoulès a permis la détection de 28 clones positifs pour l'activité amylolytique. Deux protéines ne présentant aucune similarité de séquence avec des amylases connues ont été caractérisées in vitro, confirmant leurs activités amylolyiques et démontrant que la bioprospection dans des sites a priori incongrus, autorise des découvertes insoupçonnées. Ces travaux ont ainsi permis de montrer que les approches culturales et fonctionnelles apportent des informations nouvelles par rapport à celles obtenues par les approches moléculaires. La complémentarité de ces approches est vérifiée, et elle apparaît indispensable dans l'analyse de la complexité des écosystèmes. Cependant, la compréhension de leur fonctionnement exigera des efforts redoublés. / The Carnoulès acid mine drainage is characterized by an acidic pH and high metal and arsenic concentrations. Based on the low bacterial biodiversity, molecular approaches allowed the determination of a bacterial community functioning model. The aim of the PhD work was to clariff both the composition andthe functioning of this community, using cultural and functional approaches, focusing on the organic matter recycling. Different media were designed that allowed the isolation of 49 bacterial strains belonging to 19 genera,leading to a 70 o  increase in the bacterial diversity compared with previous metagenomic approaches. Among the 19 genera,3 are new, one of which, a previously uncultured genus frequently detected in acidic environments, has been taxonomically characterized and named Acidiminos cornoulesii.The ability of strain Q8, belonging to the genus Paenibacillus, to degrade starch and xylan over a wide rangeof pH values as well as 4rsenic concentrations allows to assign to Paenibacillus a role in the resilience of the community for these functions. A function-based screening of the Q8-DNA in Escherichia coli led to isolatethe genes encoding the polymer-degrading proteins.Moreover, a function-based screening of 80,000 clones from a Carnoulès metagenomic DNA library led to the detection of 28 positive clones for the amylolyic activity. Two proteins sharing no sequence similarity with known amylases were characterized in vitro, demonstrating that bioprospecting in a priori incongruous sites can lead to unsuspected discoveries.These works show that new informations using cultural and functional approaches can be obtained compared to those gained with molecular approaches. Results confirmed the complementarity between both approachesis crucial to analyze complex ecosystems. Nevertheless, more research efforts still have to be undertaken tounderstand their functioning.

À l’heure actuelle et depuis plusieurs années, les nouveaux systèmes développés par les industriels ne cessent de se complexifier, de faire intervenir toujours plus de technologies différentes et cela, pour maximiser la rentabilité, améliorer les fonctionnalités, voire proposer de nouveaux services. L’approche d’ingénierie système à base de modèles (ISBM) adresse particulièrement ces problématiques et est de plus en plus plébiscitée par les industriels. Pour autant, l’ISBM ne permet pas d’assurer la sûreté de fonctionnement (SdF) de nos systèmes modernes. C’est pourquoi ces travaux visent à assurer la cohésion de l’ISBM avec les études de SdF ainsi que sa valorisation pour ces études. Le langage de modélisation SysML est choisi pour réifier l’ensemble des résultats des activités d’ingénierie système sous la forme d’un modèle système. Ce modèle système est ensuite manipulé par les processus de la méthodologie MéDISIS, définie dans la thèse, afin de faciliter les études de SdF. La thèse aborde notamment la génération d’AMDEC fonctionnelle et l’application de la méthodologie FIDES pour l’évaluation de fiabilité, avec l’aide de bases de données pérénisant les informations dysfonctionnelles. Les principes précédents sont aussi appliqués à un projet industriel conséquent : le projet LEA qui consiste à la réalisation d’un prototype de véhicule hypersonique. La thèse met l’accent sur l’étude de SdF des composants de type COTS qui sont courant au sein du projet LEA. / Nowadays, industrial systems are getting more and more complicated, integrating various technologies. Their designs involve many different engineering fields to maximize rentability and to offer the most up to date functionalities and services. The Model-Based System Engineering (MBSE) approach address specifically these issues by allowing a more global way of designing a complex system from many points of view. However, MBSE does not ensure dependability. That is the reason why, in this thesis, our work aims to connect the MBSE approach with dependability analysis. The SysML modeling language is used to reify the results of system engineering activities, to obtain a model of the system. This model is then computed to extract data that will help dependability analysis. These automatic processes of extraction and redaction are part of the MéDISIS methodology which is defined in this thesis. Two aspect of the MéDISIS methodology are discussed: the generation of functional FMEA and the use of the FIDES methodology in association with SysML to evaluate the failure rate of COTS. This work and the whole MéDISIS methodology are applied in the industrial context of the LEA project. This project, financed by MBDA, consists in designing an hypersonic vehicle.

Compte tenu de l’augmentation exponentielle du nombre de personnes âgées de 60 ans et plus, l’identification des facteurs associés aux risques de développer des maladies chroniques et à la qualité de vie lors de l’avancée en âge constituent un enjeu de santé publique majeur. Une ligne de recherche croissante témoigne des implications de l’âge subjectif, i.e., l’âge que se donnent les individus, pour l’évolution du fonctionnement global des individus lors du processus de vieillissement ainsi que les risques de mortalité. Par conséquent, il apparaît primordial d’identifier les facteurs contribuant à la tendance des individus à se sentir plus jeune ou plus âgé que leur âge réel, i.e., un biais de rajeunissement ou de vieillissement. Bien que cette question ait suscité de nombreuses recherches, ce travail doctoral avait pour objectif d’enrichir les connaissances actuelles en approfondissant la contribution des facteurs dispositionnels, cognitifs et environnementaux sur l’âge subjectif. À l’aide d’un programme de recherche comprenant cinq études, ce travail a mis en évidence le rôle plus marqué de la personnalité dans l’âge subjectif lors de l’avancée en âge (étude 1), alors que le fonctionnement cognitif n’est pas reflété dans cette dimension (étude 2), ce résultat étant complété par l’observation selon laquelle les personnes âgées atteintes de la maladie d’Alzheimer se rajeunissent autant que les personnes âgées exemptes de pathologies sévères (étude 3). De plus, notre travail révèle que les processus de comparaison sociale favorable, générant un contraste avec les pairs du même âge, induisent une augmentation du biais de rajeunissement lorsqu’ils concernent le domaine physique mais qu’ils sont inopérants dans le domaine cognitif (étude 4), tandis que l’assimilation aux pairs du même âge, illustrée par l’augmentation de l’identification au groupe d’âge, ne génère pas de réduction du biais de rajeunissement dans le domaine physique (étude 5). Ainsi, ce travail doctoral contribue à la littérature existante en soulignant que l’âge subjectif est en partie le reflet de facteurs psychologiques et environnementaux. / Given the exponential increase in the number of people aged 60 and more, the identification of the factors associated with the reduction of chronic disease risk and the maintenance of quality of life with advancing age is a major public health concern. Evidence accumulates about the implications of subjective age, i.e., how old a person perceives him-/herself, for older individual’s global functioning and mortality risk. Therefore, it appears crucial to identify the factors contributing to individuals’ tendency to feel younger or older than their chronological age, i.e., a younger or older subjective age. Although this question has stimulated a great deal of research, the present doctoral dissertation aimed to expand existing knowledge on the contribution of dispositional, cognitive and environmental factors on subjective age. Building upon a five studies research program, this work revealed a stronger role of personality on subjective age with advancing age (study 1), whereas cognitive functioning is not reflected in this dimension (study 2), this result being completed by the finding of a younger subjective age among Alzheimer disease patients comparable to healthy older adults (study 3). In addition, this research reveals that downward social comparison, leading to a contrast with same-aged peers, induces an increased younger subjective age when it occurs in the physical domain but is ineffective in the cognitive domain (study 4), whereas the assimilation to same-aged peers, illustrated by increase of age-group identification, do not translate into a reduced younger subjective age in the physical domain (study 5). Thus, this doctoral dissertation contributes to existing literature and revealed that subjective age reflects in part psychological and environmental factors.

Dans le contexte des avions plus électriques, le potentiel de récupération d'énergie de ventilateurs de refroidissement embarqués est étudié. Ces compresseurs conventionnels, utilisés uniquement au sol, fonctionnent en autorotation libre en vol. Dans cette dernière configuration, appliquer un couple donné sur l'arbre permet de récupérer de l'énergie électrique, le ventilateur fonctionne alors en autorotation chargée (mode turbine). Cependant, ces géométries conventionnelles obtiennent de faibles rendements turbine, causés par des incidences fortement négatives conduisant à des décollements massifs. Il est alors nécessaire de concevoir une machine axiale réversible capable de fonctionner de manière duale en mode compresseur et turbine, avec une performance élevée dans les deux cas. Ce nouveau concept permet de capitaliser l’équipement tout au long de la mission. Dans cette étude, l'adéquation de l'approche quatre-quadrants et du formalisme psi-phi à propos du mode dual de turbomachines est soulignée, au détriment des représentations classiques séparant les performances compresseur et turbine. Une analyse du fonctionnement du mode compresseur à l'autorotation chargée a permis de mettre en évidence les propriétés génériques des écoulements d'autorotation ainsi que ce qui fait la spécificité des machines duales. Les mécanismes de l’écoulement et les paramètres géométriques impactant la performance le long de la ligne de fonctionnement ont également été identifiés. Le concept de machine duale est validé grâce aux grands rendements obtenus en essais. Enfin, une géométrie optimisée est proposée et des recommandations liées au design de machines duales sont données. / In the more electric aircrafts context, the in-flight windmilling operation of conventional onboard axial fans is regarded as a functioning mode that enables energy recovery. Poor turbine efficiencies of classical geometries, due to massive separations, require to design a reversible machine. The latter allows a dual compressor/turbine functioning with high performances in both modes to capitalize the equipment throughout the mission. In this study, the relevance of psi-phi formalism to multi-quadrant approach is underlined. The flow analysis from compressor to load-controlled windmill enables to highlight generic properties of windmilling flows as well as dual machines specificities. The flow mechanisms and geometrical parameters impacting the performances along the operating line are also identified. Finally, an optimized dual machine design is proposed.