La densité de puissance est devenue la principale préoccupation lorsqu'un circuit numérique est conçu. Comme pour tous les systèmes embarqués, chaque nouvelle génération de système numérique a plus d'applications que la précédente et exige en fin de compte une plus grande densité de puissance. C'est pourquoi de nombreux chercheurs et concepteurs industriels se sont penchés sur de nouvelles méthodes de réduction de la consommation énergétique des circuits numériques. La logique adiabatique est un style de conception prometteur qui peut réduire la dissipation d'énergie dynamique. La logique adiabatique est différente de la logique conventionnelle en deux principaux points : 1) l’alimentation d’une porte logique adiabatique est un signal à 4 phases, et 2) l’énergie stockée dans la porte est récupérée. Afin de respecter ces principes, la logique adiabatique nécessite une alimentation spéciale. Étant donné que l’objectif d’une telle alimentation est d’agir comme une horloge, elle est appelée alimentation-horloge. L'objectif de cette thèse est de concevoir et d'optimiser une alimentation-horloge ainsi que son réseau de distribution. Cette thèse a été financée par l'Agence Nationale pour la Recherche, ANR, avec le projet ADIANEMS2 (numéro de subvention : ANR-15-CE24-0013). / Power density has become the primary concern when a digital core is designed. As in any embedded systems, each new digital core generation has more applications than the previous one and ultimately demands more power density. This is why many researchers and industrial designers have been looking into novel methods for reducing power consumption of digital circuit. Adiabatic logic is a promising design style, which can reduce the dynamic energy dissipation. Adiabatic logic is different than conventional logic in two main points: 1) adiabatic gate are charged with a 4-phase power signal, and 2) the energy, which is stored in the gate, is recovered. In order to fulfill these principles, the adiabatic logic needs a special power supply. As the purpose of such supply is to act as a clock also, it is referred as power-clock supply. The aim of this thesis is to design and optimize a power-clock supply and its delivery network. This thesis has been funded by the French National Research Agency, ANR, with the project ADIANEMS2 (Grant number: ANR-15-CE24-0013).

Cette thèse présente un nouveau modèle temporisé appelé timed-pNets pour la modélisation et la vérification des comportements des systèmes distribués hétérogènes. Un défi essentiel de ces systèmes est de spécifier correctement les contraintes de temps du système, dans la mesure où les nœuds dans les systèmes distribués n'ont pas l'horloge physique commune. Timed-pNets utilise un modèle de temps basé sur des horloges logiques, de manière à ce que les mesures de temps dans ce modèle ne reposent pas sur une horloge physique commune. Les timed-pNets ont une structure hiérarchique en arbre: les feuilles de cet arbre sont des Systèmes de Transition Étiquetés paramétrés temporisés (timed-LTSs), et les autres nœuds sont des dispositifs de synchronisation qui permettent de composer les comportements de leurs sous-réseaux. A chaque nœud d'un timed-pNet peut être associée une spécification temporisée, qui consiste en un ensemble d’horloges logiques et de relations sur ces horloges. Les spécifications temporisées sont utilisées pour spécifier les comportements du système, y compris les communications synchrones et asynchrones. Grâce à la spécification temporisée, les timed-pNets peuvent modéliser des systèmes de manière flexible. Les analyses des limites de temps, de la sûreté et de la latence sont discutées par l'étude des conflits de relations entre les horloges logiques du système. Nous utilisons un scénario d'insertion de voitures dans les systèmes de transport intelligents (ITS) comme un exemple pour illustrer l'utilisation de notre modèle timed-pNets. Finalement, l'outil TimeSquare est utilisé pour effectuer une simulation logique et vérifier la validité de notre modèle. / This thesis presents a novel timed model called timed-pNets for modeling and verifying the communication behaviours of heterogeneous distributed systems. Since the nodes in distributed systems have no common physical clock, it brings the challenges of correctly specifying the system time constraints. Timed-pNets build the time model on top of logical clocks such that the time of this model does not rely on a common physical clock. Timed-pNets are tree style hierarchical structures. Each node is associated with a timed specification which consists of a set of logical clocks and some relations on these clocks. The leaves are represented by timed Parametrized Label Transition Systems (timed-pLTSs). Non-leaf nodes (called timed-pNets nodes) are synchronisation devices that synchronize the behaviours of subnets (these subnets can be leaves or non-leaf nodes). Both timed-pLTSs and timed-pNets nodes can be translated to timed specifications. Timed specifications are designed to specify the system behaviours including synchronous and asynchronous communications. Thanks to the timed specification, timed-pNets are able to model systems in a flexible way. Time bound analysis, safety and latency properties are discussed by investigating the relations conflicts between system logical clocks. We take a simple case of car insertion from the area of Intelligent Transportation Systems (ITS) as an example to demonstrate the use of the timed-pNets model. In the end, the TimeSquare tool is used to perform a logical simulation and check the validity of our model.

La pulsatililité des sécrétions hormonales est cruciale dans le système endocrine, puisqu'elle confère aux hormones : leur rôle et leur efficacité d'action. Dans ce cadre, l'objectif de ma thèse a été d'étudier l'implication de l'horloge circadienne, qui contrôle les rythmes journaliers de nombreux aspects de la physiologie et du comportement, dans ces pulsatilités endocrines. Dans un premier temps, nous avons étudié deux fonctions impliquant une activité neuroendocrine pulsatile - la croissance et la reproduction -, chez les souris Cry1-/-Cry2-/-, dépourvues d'horloge circadienne fonctionnelle. Les principaux résultats indiquent, premièrement, que l'horloge circadienne interfère avec la pulsatilité ultradienne de GH, et deuxièmement, que l'horloge circadienne est nécessaire au maintien des cycles infradiens liés à la reproduction. Cette étude montre, d'une part, que l'horloge circadienne joue un rôle dans les mécanismes responsables des pulsatilités hormonales, et d'autre part, qu'elle peut contrôler des rythmes non-circadiens. Dans un second temps, afin de comprendre à quel niveau l'horloge agit pour réguler les pulsatilités endocrines, nous nous sommes intéressés à l'hypophyse, une glande majeure du système endocrine, qui présente différents types de pulsatilités, circadiennes et non circadiennes. L'hypophyse exprime les principaux gènes et protéines horloges avec un rythme journalier. Et, bien que les différentes cellules endocrines qui la composent, aient un fonctionnement rythmique différent, leurs horloges sont en phase. Enfin, l'horloge hypophysaire semble intégrer différents signaux : la lumière et la nourriture. Cette caractérisation sert de base pour de nouvelles études visant à comprendre si l'horloge hypophysaire pourrait aussi coordonner l'activité des cellules endocrines au sein de la glande et ainsi favoriser l'émergence d'une pulsatilité globale.

L'objet de ce manuscrit est la caractérisation d'une horloge à piégeage cohérent de population dans une vapeur thermique d'atomes de césium contenue dans une cellule avec gaz tampon et l'étude des principaux effets pouvant affecter la stabilité de fréquence à moyen-long terme. La particularité de l'horloge à piégeage cohérent de population développée est la combinaison de deux techniques originales : utilisation d'un schéma d'excitation en double-Λ et interrogation pulsée. Cela nous permet d'obtenir un signal étroit, une grande amplitude et des déplacements de fréquence liés à l'intensité laser réduits. La stabilité de fréquence à moyen-long terme des horloges à cellule est généralement limitée par les déplacements induits par les collisions avec le gaz tampon et par des effets liés à l'intensité laser. Une partie importante de ce travail est consacrée à l'étude des déplacements collisionnels en présence de gaz tampon - Ne, N2 et Ar, et à leur dépendance thermique. Les valeurs des coeffcients de la dépendance thermique, mal connues ou inconnues jusqu'à présent, ont été établies, cela nous a permis de réaliser une cellule optimale contenant un mélange de gaz tampon ayant une sensibilité thermique nulle autour de température de fonctionnement. Suite à l'étude de l'amplitude du signal et des temps de relaxation, les valeurs optimales des paramètres de fonctionnement en horloge (séquence d'interrogation, champ magnétique, la température de la cellule, pression du mélange, etc.) ont été déterminées pour cette cellule. L'étude des effets liés à l'intensité laser a permis de déterminer les paramètres sensibles (rapport de intensités laser, température) et de mettre en place des stabilisations nécessaires pour les réduire. Finalement, la stabilité de fréquence à moyen-long terme a été améliorée d'un facteur 40 pour attendre 2.5 *10-14 à 1 heure en valeur relative.

Les chaînes de réception de signaux satellitaires de navigation (GNSS), composées d'un récepteur, d'un câble d'antenne et d'une antenne, sont l'outil le plus utilisé lors de comparaisons d'horloges atomiques distantes nécessaires pour le calcul du Temps Atomique International (TAI). L'étalonnage de ces liens de temps, consistant à déterminer leur retard électrique lors de la propagation du signal au travers du système d'acquisition, est nécessaire afin de garantir leur exactitude et leur stabilité long-terme. Deux techniques d'étalonnage sont actuellement recensées : la méthode différentielle et la méthode en absolu. La technique différentielle consiste à comparer l'ensemble de la chaîne de réception à étalonner avec une chaîne de référence dont le retard est connu. Cette dernière circule de laboratoires en laboratoires afin que le BIPM (Bureau International des Poids et Mesures) puisse déterminer le délai interne des équipements opérationnels installés dans les laboratoires visités. La technique d'étalonnage dite en absolu consiste à déterminer indépendamment le retard électrique interne de chaque élément de la chaîne de réception en utilisant des signaux simulés permettant de s'affranchir des bruits liés à la diffusion de signaux satellitaires. Le CNES développe cette technique depuis 2005. Les travaux de cette thèse contribuent au développement et à l'optimisation des méthodes d'étalonnage en absolu de chacun des éléments de la chaîne de réception afin de déterminer le retard global de le la chaîne d'acquisition avec une incertitude inférieure à une nanoseconde. Cette méthode d'étalonnage permet également de caractériser les performances de chacun des composants du système d'acquisition ainsi que la sensibilité thermique et hygrométrique des récepteurs.

Le genre Stomoxys comprend 18 espèces reconnues (Zumpt, 1973), dont seule Stomoxys calcitrans est devenue cosmopolite. L'analyse phylogénétique montre la paraphylie du genre Stomoxys, due à l'inclusion de Prostomoxys saegerae dans le groupe. Les constructions phylogénétiques présentent trois clades distincts, qui correspondent bien à la biogéographie. L'émergence basale de S. indicus suggère une origine orientale du genre Stomoxys vers la fin de l'Oligocène. La divergence moléculaire, estimée à 16.3 millions d'années, entre S. niger niger et S. niger bilineatus propose l'élévation de ces deux sous-espèces au rang d'espèces. L'étude phylogéographique de S. calcitrans montre la présence d'une lignée orientale bien différenciée du reste. Les indices de diversité présument l'existence de deux zones de refuge. La première zone serait orientale, dont la recolonisation est limitée. La deuxième zone est probablement africaine, et a permis la recolonisation des autres régions. Le temps d'expansion de S. calcitrans est vraisemblablement lié au processus de domestication et/ou à la dernière période de glaciation.

Le plan d'organisation des vertébrés est caractérisé par la répétition de segments tels que les vertèbres. Les premiers signes de segmentation sont observés pendant l'embryogenèse précoce, lorsque les précurseurs des vertèbres, appelés " somites ", se forment de manière périodique à partir du mésoderme paraxial présomitique (PSM). Il a été proposé qu'une "horloge de segmentation" contrôlerait la périodicité de formation des somites en interagissant avec un "front de détermination" reculant caudalement dans le PSM. Afin de comprendre les mécanismes établissant le nombre total de somites chez les vertébrés, j'ai comparé la régulation de la somitogenèse dans une espèce en formant un grand nombre-le serpent des blés- avec la souris, le poulet et le poisson zèbre. J'ai premièrement cloné et analysé par hybridation in situ l'expression des gènes impliqués dans la formation de front de détermination et de l'horloge de segmentation. Le patron d'expression des gènes associés au front s'est révélé conservé, alors que celui de lunatic fringe, un gène associé à l'horloge, s'est révélé particulièrement atypique. Une étude comparative basée sur un modèle mathématique nous a conduit à l'hypothèse que ce patron d'expression traduisait un rythme accéléré de l'horloge par rapport à la vitesse d'élongation de l'axe chez le serpent, expliquant ainsi sa production accrue de somites. En conclusion, notre étude, conduite sur un modèle original, suggère que la relation entre horloge et croissance de l'axe est un facteur important pour expliquer la différence du nombre de somites entre vertébrés.

L’objet de cette thèse est le développement d’un standard de fréquence optique base sur l’atome de mercure 199Hg piégé dans un réseau optique. Je présenterai le dispositif expérimental et les améliorations apportées au cours de la thèse qui ont permis d’effectuer la spectroscopie de la transition doublement interdite 1S0 – 3P0 du mercure dans le domaine ultraviolet avec une résolution de l’ordre du Hz. Une telle résolution nous a permis de mener une étude approfondie des effets physiques affectant la fréquence de la transition d’horloge. Cette étude a permis un gain d’un facteur 60 sur la connaissance de la fréquence de la transition d’horloge, et de pousser l’incertitude au-delà de la réalisation de la seconde si par les étalons de fréquence basés sur le césium. Enfin je présenterai les résultats de plusieurs campagnes de comparaison entre notre étalon au mercure et d’autres horloges de très haute précision fonctionnant dans le domaine optique ainsi que dans le domaine micro-onde. / This thesis presents the development of a high-accuracy optical frequency standard based on neutral mercury 199Hg atoms trapped in an optical lattice.I will present the experimental setup and the improvements that were made during this thesis, which have allowed us to perform spectroscopy on the doubly forbidden 1S0 - 3P0 mercury clock transition with Hz level resolution. With such a resolution, we have been able to conduct an in-depth study of the physical effects affecting the clock transition. This study represents a factor 60 in accuracy on the knowledge of the clock transitions frequency, pushing the accuracy below the current realization of the si second by the best cesium atomic fountains. Finally, i will present the results of several comparison campaigns between the mercury clock and other state-of-the-art frequency standards, both in the optical and in the microwave domain.

Ce mémoire porte sur l’étude de la stabilité de fréquence d’une horloge atomique à piégeage cohérent de population. Le cadre de cette étude est d’une part d’approfondir la connaissance du piégeage cohérent de population en cellule de vapeur et d’autre part de construire un prototype d’horloge démontrant une stabilité de fréquence à l’état de l’art des meilleures horloges compactes de laboratoire. Grâce à une interrogation impulsionnelle et un schéma d’excitation en polarisations linéaires et orthogonales, cette horloge présenterait une stabilité de fréquence relative nettement inférieure à 10^-13 à 1 s si elle était limitée par un bruit fondamental tel que le bruit de photon. Après une présentation du montage expérimental, la première partie de ce mémoire est consacrée à l’étude des différentes sources de bruit limitant la stabilité de fréquence court-terme. Le soin particulier donné à la modélisation, à la caractérisation expérimentale et à la réduction des transferts de bruit de fréquence de l’oscillateur local (effet Dick) et du bruit d’intensité du laser en bruit de fréquence de l’horloge, a permis de mesurer une stabilité de fréquence au niveau de 3.2x10^-13 à 1 s. Dans un deuxième temps une étude théorique et expérimentale du déplacement de fréquence micro-onde en fonction de la puissance laser est présentée. Au-delà de la mise en évidence du caractère clé de la déformation de la raie dans l’explication de ce déplacement, elle a posé les bases de la dernière partie de ce mémoire qui propose une méthode d’insensibilisation du déplacement de fréquence aux fluctuations de puissance. / This report refers to the frequency stability study of a compact clock using coherent population trapping. The frame of such a study is firstly to deal in depth with the understanding of the systematic effects affecting the frequency of a coherent population trapping resonance. A second goal is to build a state-of-the-art compact atomic clock. Because of a pulsed interrogation and laser beams linearly and orthogonally polarized, our prototype would present a fractional frequency stability distinctly below 10^-13 at 1 s integration if it was shot-noise limited. Further to a setup description, the first part of this report is devoted to study the noise sources which limit the short-term stability of the clock. A special attention has been paid to model, experiment and reduce the transfer of local oscillator frequency noise and of laser intensity noise to microwave frequency noise. It led to measure an interesting stability measurement at the level of 3.2x10^-13 at 1 s. An experimental and theoretical study of the frequency shift due to laser intensity fluctuation is then presented. Beyond the influence on this shift of dark resonance overlapping that has been enlighted, this study gives the basics to understand the insensibilization method of the frequency to power fluctuations presented in the last chapter.

Legionella pneumophila est un pathogène opportuniste avec un cycle de vie intracellulaire obligatoire, ils arrivent à se répliquer dans leurs cellules hôtes comme des protozoaires, en exploitant les protéines et les voies de signalisation de l’organisme infecté pour échapper à sa réponse immunitaire. L. pneumophila est décrite comme un organisme sans oscillations circadiennes, pourtant elle possède des gènes homologues aux gènes circadiennes kaiBC de cyanobactéries. En appliquant un système d’infections in vitro et in vivo ainsi qu’une approche de génomique comparative et fonctionnelle sur l’ organisme modèle Legionella pneumophila mon projet a pour objectif de caractériser le rôle des gènes kaiBC de L. pneumophila. Les protéines KaiABC de cyanobactéries encodent un oscillateur circadien permettant la coordination et l’optimisation temporelle de divers processus biologiques ainsi que l’adaptation aux fluctuations quotidiennes (comme la production d’oxygène via la photosynthèse pendant le jour et la fixation d’azote dans l’obscurité). Notre étude montre que kaiC, kaiB, avec le lpp1114 (codant pour une protéine à plusieurs domaines), l’ensemble constitue une unité transcriptionnelle sous la commande du facteur sigma RpoS. Les souches mutantes de l'opéron kai affichent une haute sensibilité sous conditions de stress par le paraquat ou le sel en comparaison avec la souche sauvage. En effect, nos données provenant d’une expérience utilisant des systèmes de double hybride suggèrent que les proteines KaiC et KaiB de L. pneumophila n’interagissent pas comme ceux de cyanobactéries. Cependant, une version étendue de L. pneumophila KaiB contenant des résidus de C-terminal de T. elongatus est capable d’interagir avec KaiC. Nous démontrons aussi que la structure cristalline de KaiB de L. pneumophila révèle un pliage pareil a ceux de thiorédoxine (protéine d'oxydoréduction) mais manque les résidus de l'extrémité C-terminale important pour l'interaction avec KaiC. En revanche, L. pneumophila KaiC conserve l'activité d'autophosphorylation, mais KaiB ne declénche pas la phosphorylation de KaiC comme chez les cyanobacteries. L'analyse phylogénétique des protéines de Kai indique qu'elles ont été transférés à L. pneumophila et ont évolué de Synechosystis KaiC2B2 et pas du copie circadienne KaiB1C1. Il semble que les protéines Kai de L. pneumophila améliorent son adaptation à des conditions stressantes et aux changements environnementaux. / Legionella pneumophila is an opportunistic pathogen with an intracellular life cycle that uses aquatic protozoa as replication niche and protection from harsh environments. Although L. pneumophila is not known to have a circadian clock, it encodes homologues of the KaiBC proteins of Cyanobacteria that regulate circadian gene expression. By using a wide range of in vitro, in vivo and in silico approaches I characterized the KaiB and KaiC proteins of L. pneumophila The proteins KaiABC of cyanobacteria coordinate a circadian oscillator that regulates many physiological functions in the cells according to the day and the night time induce by the rotation of the Earth (e.g. they do photosynthesis during the day and nitrogen fixation during the night). We show that L. pneumophila kaiB, kaiC and the downstream gene lpp1114, are transcribed as a unit under the control of the stress sigma factor RpoS. Mutant analyses revealed that the kai operon-encoded proteins increase fitness of L. pneumophila in competitive environments, and confer higher resistance to oxidative and sodium stress. Indeed, KaiC and KaiB of L. pneumophila do not interact as evidenced by yeast and bacterial two- hybrid analyses. Fusion of the C-terminal residues of cyanobacterial KaiB to Legionella KaiB restores their interaction. The crystal structure of L. pneumophila KaiB suggests that it is an oxidoreductase-like protein with a typical thioredoxin fold. In contrast, KaiC of L. pneumophila conserved autophosphorylation activity, but KaiB does not trigger the dephosphorylation of KaiC like in Cyanobacteria. The phylogenetic analysis indicates that L. pneumophila KaiBC resemble Synechosystis KaiC2B2 and not the circadian KaiB1C1 copy. Thus, the L. pneumophila Kai proteins do not encode a circadian clock, but enhance stress resistance and adaption to changes in the environments.