L'objectif de cette thèse est de proposer une approche (MADISE - MAke Decisions in Information Systems Engineering), pour améliorer la prise de décision (DM - Decision-making) dans l'ingénierie des systèmes d'information, basée sur les principes d'ingénierie de méthodes. Cette approche comprend quatre éléments centrés sur la prise de décision : une ontologie, une famille de méthodes, un processus de configuration et un référentiel méthodologique. L'ontologie de prise de décisions (DMO) est une ontologie de connaissances sur la prise de décision. Son objectif principal est de formaliser la situation de DM et les exigences pour la DM. La famille de méthodes de méthodes de prise de décision est une collection de composants de méthodes de prise de décisions. Les composants décrivent les activités de prise de décision associées au contexte spécifique de leur utilisation. Le processus de configuration de famille de méthodes est un processus qui accompagne les ingénieurs des SI dans l'application de la famille de méthodes. Ce processus guide la sélection et le montage des composants dans une méthode d'application adaptée à une situation donnée. Le référentiel méthodologique fournit aux ingénieurs des SI un support méthodologique pour la réalisation des activités de DM. Pour les besoins de l'approche MADISE, certains principes de l'ingénierie des méthodes ont été développés : la notion de famille de méthodes, une approche pour la contextualisation des composants de méthode et une approche basée sur des indicateurs pour la configuration des familles en fonction des situations. Ces éléments sont appliqués à des méthodes de prise de décisions afin d'atteindre les objectifs principaux de recherche.

Les entreprises dont le cœur de métier est orienté vers la conception et la production de systèmes réputés complexes cherchent en permanence à améliorer leur position sur des marchés généralement mouvants face à la concurrence internationale. Une des solutions possibles consiste à déployer, améliorer et gérer des processus d'Ingénierie Système. Entre autres avantages, les entreprises peuvent par ce biais espérer gagner à la fois en termes de qualité de leurs prestations et de réactivité avec laquelle elles les fournissent.Ce déploiement nécessite cependant de porter une attention particulière aux besoins, capacités et motivations des ressources et organisations, tant internes qu'externes à l'entreprise, devant être impliqués dans le déploiement ou l'exécution de ces processus. De fait, la maîtrise de leur interopérabilité doit être considérée comme un facteur clef de la réussite du déploiement. Par ailleurs, comme le déploiement de processus appelle à structurer le travail, à modifier l'organisation et le fonctionnement même des entreprises, ces dernières doivent être en mesure de mettre en œuvre des efforts importants de compréhension, d'anticipation, d'adaptation voire de gestion du changement. Elles se trouvent alors souvent dépourvues face au peu de solutions pragmatiques disponibles et applicables réellement pour déployer des processus en milieu industriel.Pour répondre à ces besoins, les travaux de recherche développés au cours de cette thèse ont pour objectif de fournir un cadre méthodologique et technique permettant de lever certains des verrous empêchant ou freinant la réussite du déploiement de processus. Ils sont appliqués ici au déploiement de processus d'Ingénierie Système dans un contexte aéronautique. Ils concernent plus particulièrement les processus d'ingénierie de produits de type hélicoptère et des services associés.La contribution globale de ces travaux consiste donc à définir un guide méthodologique outillé pour assister le déploiement de processus dans une entreprise multi-sites et pluridisciplinaire. Ce guide inclut :* Une analyse comparative détaillée des standards de l'Ingénierie Système applicable en aéronautique,* Un méta-modèle permettant d'établir une vision/compréhension partagée des concepts nécessaires au déploiement,* Un modèle de maturité permettant de connaitre le degré de préparation de l'entreprise pour le déploiement,* Une méthodologie de déploiement formalisée (BPMN 2.0 et modèle formel sous-jacent) facilement automatisable et non ambiguë,* Une méthodologie d'évaluation de l'interopérabilité des ressources et des unités d'organisations à impliquer dans un processus à déployer, formalisée mathématiquement et outillée entre autres par des questionnaires types facilitant son application immédiate,* Des modèles de processus et en particulier celui de définition des exigences réalisé pour valider la méthodologie de déploiement,* Un ensemble cohérent et interopérable de solutions informatiques comprenant un moteur de workflow, des outils de modélisation, des outils d'évaluation de la maturité et de l'interopérabilité, une application récupérant la connaissance des modèles et un générateur de documents.

Les organisations subissent de fréquents changements. Pour rester compétitives, leurs<br />processus d'entreprise et leur système d'information doivent évoluer de concert, ce qui n'est<br />pas aisé. Bien souvent, l'évolution se fait de manière séparée voire divergente. Or, une rupture<br />de la relation d'alignement entre système et processus entraîne une baisse de la performance<br />de l'organisation. L'organisation a donc besoin de maîtriser l'évolution conjointe du système<br />et des processus, ce qui suppose de savoir si le système et les processus gèrent la même<br />information ou permettent d'atteindre les mêmes buts, pour pouvoir ensuite corriger le<br />système ou les processus. Les directeurs de systèmes d'information considèrent le problème<br />de l'alignement comme leur priorité absolue mais ils admettent qu'il reste encore mal posé et,<br />a fortiori, mal résolu.<br />De nombreux chercheurs s'intéressent au problème de l'alignement, le plus souvent sous<br />l'angle de l'alignement de la politique du développement du système d'information sur la<br />politique de développement de l'entreprise (alignement stratégique). Nous proposons de nous<br />écarter de cette vision réductrice en abordant le problème de l'alignement, de façon<br />rigoureuse et formelle, dans un contexte d'évolution qui correspond à la réalité quotidienne<br />des organisations et permet de mieux comprendre les enjeux et les concepts de l'ingénierie de<br />l'alignement.<br />Cette thèse apporte des réponses au problème de l'alignement et de son maintien au cours du<br />temps. Nous définissons précisément et formellement les concepts nécessaires à la mesure, à<br />la correction et à l'évolution de l'alignement entre un système et des processus d'entreprise.<br />Ainsi, nous proposons dix métriques permettant d'évaluer différents aspects complémentaires<br />de la relation d'alignement. Ces métriques sont bâties sur l'utilisation de modèles pour<br />représenter le système et les processus d'entreprise et la définition de deux types de liens<br />entre les concepts de ces modèles.<br />Nous proposons également une méthode, la méthode ACEM (Alignment Correction and<br />Evolution Method), pour corriger l'alignement et faire évoluer conjointement le système et les<br />processus d'entreprise. Cette méthode matérialise la relation d'alignement à un niveau<br />intentionnel par le biais d'un modèle pivot. Elle guide les ingénieurs d'alignement dans la<br />réalisation des différentes étapes du processus tout en leur laissant une grande liberté de<br />choix. L'ingénieur fait évoluer le modèle pivot en exprimant explicitement les exigences<br />d'évolution sous forme d'opérateurs d'écart.<br />Ces métriques et ces opérateurs doivent pouvoir être utilisés dans des contextes variés. C'est<br />pourquoi nous les avons définis à un niveau générique, indépendamment de tout méta-modèle<br />spécifique. Des processus permettent de les générer de façon rigoureuse et aisée pour des<br />méta-modèles particuliers sans faire appel aux connaissances des ingénieurs ou aux<br />particularités d'un projet ou d'une méthode.

Les lésions de cartilage ne cicatrisent pas spontanément et la réparation de ce tissu est un challenge. Les techniques chirurgicales restant insatisfaisantes, la thérapie cellulaire et l'ingénierie tissulaire sont maintenant envisagées. La transplantation de chondrocytes autologues (TCA) existe déjà mais cette procédure nécessite l'amplification des chondrocytes qui s'accompagne d'une perte du phénotype différencié (dont l'indicateur est le collagène de type II), au profit d'un phénotype fibroblastique (dont l'indicateur est le collagène de type I, retrouvé dans les tissus fibreux). La TCA conduit donc à une greffe de chondrocytes dédifférenciés produisant un fibrocartilage, dont les propriétés mécaniques sont différentes du cartilage hyalin natif. L'objectif de mes travaux était de développer un nouveau kit d'ingénierie tissulaire du cartilage par association de chondrocytes humains, de biomatériaux et d'une sélection de facteurs solubles. Nous avons utilisé le cocktail FGF-2/insuline (FI) pour l'amplification cellulaire et le cocktail BMP-2/insuline/T3 (BIT) pour redifférencier les chondrocytes dans des éponges de collagène. Nos résultats ont montré que cette combinaison permet la synthèse d'une matrice cartilagineuse dans les supports collagène. Cependant, cette synthèse s'est trouvée favorisée en périphérie des éponges cultivées en conditions statiques. Nous avons ensuite utilisé un bioréacteur pour perfuser les éponges et nos résultats ont révélé alors un dépôt plus homogène de cartilage dans ces supports. De manière très intéressante, nous avons aussi observé l'arrêt de l'expression du collagène de type I. Ainsi, notre approche multifactorielle combinant des chondrocytes humains, des biomatériaux collagène, une combinaison FI-BIT et une culture en perfusion permet la reconstruction d'un cartilage non fibrotique

L'objectif de ce travail est de développer une méthode d'ingénierie de scaffolds multidimensionnels pour la culture cellulaire et l’ingénierie tissulaire. Nous avons d'abord appliqué une technique d'impression 3D pour produire un scaffold en PEGDA et ensuite rempli l'espace libre du scaffold avec du gel de gélatine. Après la congélation et le séchage, un scaffold hybride en PEGDA avec des structures fine de gélatine a été obtenu, qui a été ensuite valisé par la culture et la différenciation des cellules progénitrices neuronales. Pour intégrer plus facilement dans un dispositif microfluidique, nous avons également conçu un scaffold 2D sous forme d’une couche mince de nid d'abeilles de PEGDA rempli des structures poreuses auto-assemblée de PCL. Ce scaffold 2D a été utilisé pour la culture cellulaire et la transfection des gènes, montrant des avantages par rapport aux méthodes classiques en termes d'absorption des nutriments et des facteurs solubles. Enfin, nous avons fabriqué un scaffold mous constitué d’une couche mince de nid d'abeilles en élastomère de PDMS et d’une monocouche de nanofibres de gélatine pour faciliter la différenciation cardiaque à partir des cellules souches pluripotentes humaine. Comme prévu, nous avons réalisé une génération cardiaque avec une contraction plus forte et une homogénéité de battement plus élevée par rapport aux approches classiques. Tous ensemble, nous avons démontré l'utilité des scaffolds hybrides pour l'ingénierie micro-tissulaire qui pourraient avoir un impact sur les études futures dans les domaines de l'ingénierie tissulaire, du criblage des médicaments et de la médecine régénératrice. / The objective of this work is to develop a method of engineering multi-dimensional scaffolds for cell culture and tissue formation. We firstly applied a 3D printing technique to produce the designed frame in PEGDA and then filled the free-space of the frame with a gelatin gel. After freezing and drying, a hybrid 3D scaffold made of gelatin porous structures and PEDGA backbone was obtained, which supported culture and differentiation of neural progenitor cells. To more easily integrate into a microfluidic device, we also designed a 2D scaffold in form of a thin layer of honeycomb frame of PEGDA and self-assembled porous structure of PCL. Such a patch form scaffold could be used for cell culture and gene transfection, showing advantages over the conventional methods in terms of nutrients and soluble factors uptake. Finally, we fabricated a soft patch made of an elastic frame in PDMS and a monolayer of gelatin nanofibers to facilitate cardiac differentiation from human induced pluripotent stem cells. As expected, we achieved a cardiac generation with higher contraction strength and a higher beating homogeneity comparing to the conventional approaches. All together, we demonstrated the utility of hybrid scaffolds for micro-tissue engineering which could impact the future studies in the fields of tissue engineering, drug screening and regenerative medicine.

La complexité croissante des systèmes logiciels modernes a motivé la nécessité d'élever le niveau d'abstraction dans leur conception et mis en œuvre. L'usage des langages dédiés a émergé pour répondre à cette nécessité. Un langage dédié permet de spécifier un système logiciel à travers des concepts relatifs au domaine d'application. Cette approche a plusieurs avantages tels que la diminution des détails techniques auxquels les développeurs doivent faire face, la séparation des préoccupations et la participation des experts du domaine dans le processus de développement. Malgré les avantages fournis par l'usage des langages dédiés, cette approche présente des inconvénients qui remettent en question sa pertinence dans des projets réels de développement logiciel. L'un de ces inconvénients est le coût de la construction des langages dédiés. La définition et l'outillage de ces langages est une tâche complexe qui prend du temps et qui requiert des compétences techniques spécialisées. Le processus de développement des langages dédiés devient encore plus complexe lorsque nous prenons en compte le fait que ces langages peuvent avoir plusieurs dialectes. Dans ce contexte, un dialecte est une variante d'un langage qui introduit des différences au niveau de la syntaxe et/ou de la sémantique. Afin de réduire le coût du processus de développement des langages dédiés, les concepteurs des langages doivent réutiliser autant de définitions que possible pendant la construction des variantes. Le but est d'exploiter les définitions et l'outillage définis précédemment pour dunaire au maximum, la mis en ouvre des zéro dans la construction de langages. Afin de répondre à la question de recherche précédemment énoncée, la communauté de recherche autour de l'ingénierie des langages a proposé l'usage des lignes de produits. En conséquence, la notion de lignes de langages a récemment émergé. Une ligne de langages est une ligne de produis où les produits sont des langages. Le principal but dans les lignes de langages est la définition indépendante de morceaux de langage. Ces morceaux peuvent être combinées de manières différentes pour configurer des langages adaptés aux situations spécifiques. D'une manière similaire aux lignes de produits, les lignes de langages peuvent être construites à partir de deux approches différentes: top-down et bottom-up . Dans l'approche top-down, les lignes de langages sont conçues et mis en œuvre au travers d'un processus d'analyse du domaine où les connaissances du domaine sont utilisées pour définir un ensemble de modules de langage qui réalisent les caractéristiques de la ligne de langages. En outre, les connaissances du domaine sont aussi utilisées pour représenter la variabilité de la ligne de langages à travers des modèles bien structurés qui, en plus, servent à configurer des langages particuliers. Dans l'approche bottom-up, les lignes des langages sont construites à partir d'un ensemble de variantes des langages existant au travers de techniques d'ingénierie inverse. À partir des approches précédemment énoncées, nous proposons deux contributions : (1) Des facilités pour supporter l'approche top-down. Nous proposons une approche de modularisation des langages qui permet la décomposition des langages dédiés comme modules de langages interdépendants. En plus, nous introduisons une stratégie de modélisation pour représenter la variabilité dans une ligne de langages. (2) Techniques d'ingénierie inverse pour supporter l'approche bottom-up. Comme deuxième contribution, nous proposons une technique d'ingénierie inverse pour construire, de manière automatique, une ligne de langages à partir d'un ensemble de variantes de langages existantes. Nos contributions sont validées à travers des cas d'étude industriels. / The use of domain-specific languages (DSLs) has become a successful technique in the development of complex systems because it furnishes benefits such as abstraction, separation of concerns, and improvement of productivity. Nowadays, we can find a large variety of DSLs providing support in various domains. However, the construction of these languages is an expensive task. Language designers are intended to invest an important amount of time and effort in the definition of formal specifications and tooling for the DSLs that tackle the requirements of their companies. The construction of DSLs becomes even more challenging in multi-domain companies that provide several products. In this context, DSLs should be often adapted to diverse application scenarios, so language development projects address the construction of several variants of the same DSL. At this point, language designers face the challenge of building all the required variants by reusing, as much as possible, the commonalities existing among them. The objective is to leverage previous engineering efforts to minimize implementation from scratch. As an alternative to deal with such a challenge, recent research in software language engineering has proposed the use of product line engineering techniques to facilitate the construction of DSL variants. This led the notion of language product lines i.e., software product lines where the products are languages. Similarly to software product lines, language product lines can be built through two different approaches: top-down and bottom-up. In the top-down approach, a language product line is designed and implemented through a domain analysis process. In the bottom-up approach, the language product line is built up from a set of existing DSL variants through reverse-engineering techniques. In this thesis, we provide support for the construction of language product lines according to the two approaches mentioned before. On one hand, we propose facilities in terms of language modularization and variability management to support the top-down approach. Those facilities are accompanied with methodological insights intended to guide the domain analysis process. On the other hand, we introduce a reverse-engineering technique to support the bottom-up approach. This technique includes a mechanism to automatically recover a language modular design for the language product line as we as a strategy to synthesize a variability model that can be later used to configure concrete DSL variants. The ideas presented in this thesis are implemented in a well-engineered language workbench. This implementation facilitates the validation of our contributions in three case studies. The first case study is dedicated to validate our languages modularization approach that, as we will explain later in this document, is the backbone of any approach supporting language product lines. The second and third case studies are intended to validate our contributions on top-down and bottom-up language product lines respectively.

La mise en place d'un programme de tests accélérés (AT) est accompagnée de plusieurs préoccupations et incertitudes quant à l'estimation de la fiabilité qui peut causer un écart par rapport au service réel. Cette thèse vise à présenter les outils nécessaires et auxiliaires antérieurs aux tests, ainsi qu'à proposer des approches techniques et des analyses pour la mise en oeuvre de tests accélérés pour l'estimation de la fiabilité, la cornparaison de produits, l'identification des modes de défaillances critiques ainsi que la vérification de l'amélioration de la fiabilité (après modification de la conception). Tout programme de tests accélérés doit faire l'objet d'une investigation économique, de même que la similitude entre tests et modes de défaillances doit être vérifiée. L'existence de variables aléatoires dans le service en utilisant le profil et le temps de défaillance dans les tests accélérés sont les causes de l'incertitude pour estimer la fiabilité qui doit être résolu numériquement. La plupart des programmes de tests de dégradation accélérés ont été mis en oeuvre à des fins qualitatives et d'analyse de comparaison, de sorte que le concept de tests de dégradation accélérés doivent être étendus et généralisés au cas de produits sujets à de multiples modes de défaillance, avec ou sans modes de défaillance dépendants. Si des échantillons, neufs ou usagés, d'un produit sont disponibles; la méthode de vieillissement partielle est proposée afin de diminuer considérablement le temps de test.

L'industrie automobile des systèmes embarqués critiques est confrontée de nos jours à une complexité croissante, tandis que les coûts, les performances en termes d'intelligence, les caractéristiques, les capacités et les délais de commercialisation de leurs produits sont constamment remises en question. Face à cela, l'objectif principal pour les constructeurs et fournisseurs automobiles devient désormais de contrôler la qualité et la fiabilité des systèmes mécatroniques et embarqués. L'existence de normes internationales comme le HIS Automotive SPICE et l'ISO26262 est une contrainte supplémentaire qu'ils doivent prendre en compte s'ils veulent atteindre cet objectif. De plus, assurer la bonne gestion de la sécurité et la qualité du produit ne suffit pas: il est essentiel de veiller à ce que nous produisons un système qui n'est pas seulement sécuritaire et bien, mais aussi que nous produisons le bon système. Cela induit donc une plus grande prise en compte des exigences.Dans cette thèse, nous traitons le challenge du développement des systèmes embarqués automobiles suivant l'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) qui répondent aux exigences des utilisateurs et des standards du domaine et qui permettent de maîtriser davantage la qualité des produits développés. Le problème à résoudre a été abordé sur plusieurs phases qui sont ensuite utilisés conjointement. En premier, nous définissons un métamodèle fusionnant les approches orienté qualité produit et qualité processus selon respectivement les normes ISO26262 et SPICE. Puis, dans un but de certification, nous proposons une méthodologie générique basée sur ce métamodèle commun où une évaluation du processus de développement induite par l'HIS standard ainsi qu'une évaluation de la sécurité fonctionnelle induite par l'ISO2626 sont simultanément effectuées. Ce résultat est traduit au travers de la définition d'un framework outillé où nous appliquons la méthode d'évaluation propre au standard SPICE. En deuxième phase, nous définissons un métamodèle pour gérer les actifs de sécurité concernant ces normes automobiles au niveau produit. Ce métamodèle définit comment capturer les exigences et l'architecture d'un système de telle manière qu'ils puissent être traçables entre eux et également traçables depuis des documents de spécifications d'origine. Enfin, une approche à base de modèle où l'interaction des modèles de processus et le produit est géré afin de répondre aux besoins identifiés dans la première phase est développé pour soutenir la gestion de projet. L'approche utilise la modélisation des processus et leur mesure pour améliorer le contrôle et le suivi de projet et de réduire par la même les coûts et les fréquences de replanification.Les avantages de la contribution sont démontrés sur une application pilote automobile, validant ainsi le travail de recherche au vue des faiblesses identifiées préalablement dans le contexte.

Face à un durcissement des objectifs de performance Qualité-Coûts-Délais des donneurs d'ordre, à un environnement économique à faible croissance et à forte concurrence, nous constatons une baisse de compétitivité des fournisseurs français au sein de la filière automobile. L'intensification de cette concurrence leurs impose un renouvellement rapide de leurs produits à des coûts toujours plus réduits. Aujourd'hui, les processus d'ingénierie qualifiés de "reconception" représentent dans les bureaux d'études de ces fournisseurs environ 80% du temps, 20% du temps restant étant dédiés à l'innovation, processus hautement stratégique pour assurer la pérennité de l'entreprise. La conception de produits nouveaux reste au cœur des problématiques industrielles. De ce fait, le renouvellement continu de leurs gammes de produits et l'innovation deviennent dès lors indispensables. Dans le cadre de ce travail de thèse, nous nous intéressons à la problématique d'ingénierie collaborative en entreprise étendue et à l'intégration des connaissances métier en conception routinière et innovante pour accélérer justement le processus de conception de produits, afin de faire des produits toujours plus robustes et dans des délais toujours plus courts. A travers différentes expérimentations conduites aussi bien en contexte académique qu'en contexte industriel, ce travail de recherche nous a amené à développer un modèle permettant d'accélérer le processus de conception de produits en réduisant les temps qui sont dédiés à la reconception. Se fondant sur le paradigme de raisonnement à partir de cas, ce nouveau modèle montre qu'il est ainsi possible de fournir un système d'aide efficace aux différents acteurs métier impliqués dans le processus de conception et de développement de produit. Ce travail montre également quelques limites au modèle arrêté et propose à cet égard des perspectives de recherche pour avancer sur le sujet.

<p align="justify">Cette thèse traite de l'étude numérique et expérimentale du transport et de la déposition d'aérosols dans les poumons. La partie numérique du travail porte sur des simulations uni-, bi- et tridimensionnelles du comportement des aérosols dans la structure pulmonaire. Les simulations unidimensionnelles (1D) sont effectuées dans des modèles trompettes et multibranche similaires à ceux utilisés dans les études de transport et de mélange gazeux dans les poumons. Le dépôt total, le profil des dépôts le long des différentes générations de l'arbre bronchique ainsi que la dispersion de boli d'aérosols sont calculés en fonction de la taille des particules et du protocole respiratoire. Un bolus consiste en un faible volume d'aérosols inhalé sous la forme d'un pic de concentration au cours d'une inspiration d'air pur. Les résultats montrent les limitations intrinsèques liées aux modèles 1D quant à la description du transport des aérosols dans les poumons et suggèrent l'utilisation d'équations multidimensionnelles pour décrire le transport de particules. Des simulations bidimensionnelles (2D) sont alors développées pour décrire le comportement des aérosols dans un modèle représentatif de la zone alvéolaire du poumon humain. Les simulations montrent que les particules ne se déposent pas uniformément sur les parois alvéolaires des conduits mais qu'elles sont principalement localisées près de l'entrée des alvéoles et ceci principalement dans le cas de petites particules (diamètre inférieure à 0.5 mm). De plus, les résultats montrent que le traditionnel coefficient de dispersion utilisé dans l'approche unidimensionnelle ne peut pas être extrapolé dans la zone alvéolaire du poumon.</p> <p align="justify">Finalement, des simulations tridimensionnelles (3D) sont réalisées dans un modèle d'un conduit pulmonaire entouré d'alvéoles et confirment la déposition largement hétérogène des aérosols calculée dans l'étude bidimensionnelle suggérant que les concentrations locales et moyennes en aérosols peuvent être substantiellement différentes.</p> <p align="justify">Parallèlement, des données expérimentales de déposition totale et de dispersion de boli d'aérosols sont obtenues et comparées aux résultats numériques. Des indices tels que la dispersion du bolus expiré, la déposition totale ou le déplacement du mode entre les courbes de concentration des boli inspiré et expiré mesurés au niveau de la bouche ont été évalués. Des simulations numériques similaire aux tests expérimentaux sont également effectuées. Bien qu'une approche relativement simplifiée soit utilisée, il apparaît que les simulations décrivent raisonnablement bien les résultats expérimentaux.</p>