Le problème du passage à l’échelle des protocoles de cohérence de cache qui se pose pour les machines parallèles se pose maintenant aussi sur puce, suite à l’émergence des architectures manycores. Il existe fondamentalement deux classes de protocoles : ceux basés sur l’espionnage et ceux utilisant un répertoire. Les protocoles basés sur l’espionnage, qui doivent transmettre à tous les caches les informations de cohérence, engendrent un nombre important de messages dont peu sont effectivement utiles. En revanche, les protocoles avec répertoires visent à n’envoyer des messages qu’aux caches qui en ont besoin. L’implémentation la plus évidente utilise un champ de bits complet dont la taille dépend uniquement du nombre de cœurs. Ce champ de bits représente la liste des copies. Pour passer à l’échelle, un protocole de cohérence doit émettre un nombre raisonnable de messages de cohérence et limiter le matériel utilisé pour la cohérence et en particulier pour la liste des copies. Afin d’évaluer et de comparer les différents protocoles et leurs représentations de la liste des copies, nous proposons tout d’abord une méthode de simulation basée sur l’injection de traces dans un modèle de cache à haut niveau. Cette méthode permet d’effectuer rapidement l’exploration architecturale des protocoles de cohérence de cache. Dans un second temps, nous proposons une nouvelle représentation dynamique de la liste des copies pour le passage à l’échelle des protocoles de cohérence de cache. Pour une architecture à 64 cœurs, 93% des lignes de cache sont partagées par au maximum 8 cœurs, sachant par ailleurs que le système d’exploitation chercher à placer les tâches communicantes proches les unes des autres. Notre représentation dynamique de la liste des copies tire parti de ces deux observations en utilisant un champ de bits pour un sous-ensemble des copies et une liste chaînée. Le champ de bits correspond à un rectangle à l’intérieur duquel la représentation de la liste des copies est exacte. La position et la forme de ce rectangle évoluent au cours de la durée de vie des applications. Plusieurs algorithmes pour le placement du rectangle cohérent sont proposés et évalués. Pour finir, nous effectuons une comparaison avec les représentations de la liste des copies de l’état de l’art. / Cache coherence protocol scalability problem for parallel architecture is also a problem for on chip architecture, following the emergence of manycores architectures. There are two protocol classes : snooping and directory-based.Protocols based on snooping, which send coherence information to all caches, generate a lot of messages whose few are useful.On the other hand, directory-based protocols send messages only to caches which need them. The most obvious implementation uses a full bit vector whose size depends only on the number of cores. This bit vector represents the sharing set. To scale, a coherence protocol must produce a reasonable number of messages and limit hardware ressources used by the coherence and in particular for the sharing set.To evaluate and compare protocols and their sharing set, we first propose a method based on trace injection in a high-level cache model. This method enables a very fast architectural exploration of cache coherence protocols.We also propose a new dynamic sharing set for cache coherence protocols, which is scalable. With 64 cores, 93% of cache blocks are shared by up to 8 cores.Futhermore, knowing that the operating system looks to place communicating tasks close to each other. Our dynamic sharing set takes advantage from these two observations by using a bit vector for a subset of copies and a linked list. The bit vector corresponds to a rectangle which stores the exact sharing set. The position and shape of this rectangle evolve over application's lifetime. Several algorithms for coherent rectangle placement are proposed and evaluated. Finally, we make a comparison with sharing sets from the state of the art.

P. falciparum est le principal responsable des formes graves du paludisme. Le parasiteévolue entre deux hôtes (homme et moustique) qui lui imposent différents environnements; ettout particulièrement, des modifications des pressions partielles d’O2 nécessitant des capacitésd’adaptation surprenantes pour un parasite microaérophile. Chez l’hôte vertébré, lesphénomènes de cytoadhésion, ralentissant la progression du parasite notamment au niveau despoumons, augmentent la durée d’exposition aux conditions hyperoxiques.La dynamique de la réponse parasitaire à l’hyperoxie a été étudiée par une approchecombinée de transcriptomique et de protéomique. Certains mécanismes de défense contre lesespèces réactives d’oxygène ont été appréciés, dont une éventuelle fonction oxydasealternative.L’exposition du parasite à 21% d’O2 induit un retard de croissance au niveau de laschizogonie. Le stress oxydatif induit par l’hyperoxie entraîne des perturbations métaboliquescomme une inhibition de la glycolyse en faveur de la respiration et un ralentissement dumétabolisme de la vacuole digestive. Cette action combinée sur le métabolisme mitochondrialet vacuolaire permet au parasite de s’adapter à un environnement hyperoxydant, en régulant laproduction d’espèces réactives d’oxygène. Nos travaux ont montré qu’un inhibiteur de lafonction oxydase alternative, l’acide salicylhydroxamique ou SHAM, avec un effet mineur surla croissance parasitaire en microaérophilie, avait un effet létal sur les parasites en hyperoxie.Une meilleure compréhension de la biologie parasitaire pourrait contribuer audéveloppement de nouveaux traitements antipaludiques associés à une thérapie hyperbarique. / P. falciparum is the main species responsible for severe case of malaria. The parasiteevolves between two hosts (human and mosquito), imposing to it different environments;especially changes in the O2 pressure, demanding astonishing adaptation skills for amicroaerophilic parasite. In the vertebrate host, the phenomena of cytoadhesion, which slowdown the spread of the parasite among others in the lungs, increase the timing of exposure tohyperoxic conditions.The parasitic response dynamic to hyperoxia has been analysed by a combinedtranscriptomic and proteomic approach. Some of the defense mechanisms against reactiveoxygen species have been evaluated, among which a potential alternative oxidase function.The exposure of the parasite to 21%O2 atmosphere leads to a growth delay atschizogony level. The oxidative stress resulting from the hyperoxia conducts to metabolicalterations, as an inhibition of the glycolysis in favour of respiration and as a slowdown of themetabolism of the digestive vacuole. This combined action on the mitochondrial and vacuolarmetabolisms allows the parasite to adapt itself to hyperoxic environment, by regulatingreactive oxygen species. Our works have shown that an inhibitor of the alternative oxidasefunction, the salicylhydroxamic acid or SHAM, with a minor effect on the parasite growth inmicroaerophily, had letal effect on parasites in hyperoxia.A better understanding of the parasitic biology could contribute to the development ofnew antimalarial treatments, associated with a hyperbaric oxygen therapy.

L’ADN (acide désoxyribonucléique) est le support de notre génome, c'est aussi un biopolymère dont les propriétés d’hybridation de deux simples brins complémentaires en une double hélice permettent son utilisation comme brique élémentaire pour l’auto-assemblage de structures avec une résolution de quelques nanomètres. Parmi les différentes méthodes développées, l'origami d’ADN dans lequel un simple brin d’ADN issu du génome d’un phage est replié algorithmiquement par un ensemble de brins synthétiques plus petits s'est démontré très robuste pour l'assemblage de structures bi ou tridimensionnelles. La conception de ces origami est basée sur la thermodynamique à l'équilibre, c'est à dire sur l'optimisation de l'appariement complémentaire des bases. Cependant, bien que des outils interactifs qui facilitent la conception de structures aient été développés, très peu de recherches se sont focalisées sur le processus du repliement et sur son optimisation. Notre travail a consisté à étudier la thermodynamique de nanostructures d'ADN afin de mieux comprendre le processus d'assemblage et d'en identifier des étapes clés.Nous avons effectué des mesures en calorimétrie différentielle à balayage (DSC) sur des structures modèles et des origami d'ADN. Ainsi, nous avons pu identifier la présence d'étapes clés dans le repliement de nanostructures comportant un petit nombre de brins d'ADN. Nous montrons qu'en modifiant les séquences il est possible de changer la coopérativité et la stabilité de l'assemblage des nanostructures et donc de modifier le chemin de repliement.L'étude d'origami simplifiés comportant une ou deux agrafes nous a permis de mesurer l'influence de la position des agrafes, des tailles de boucles et de l'orientations des brins d'ADN sur la thermodynamique du repliement.Enfin, les mesures calorimétriques effectuées sur des origami d'ADN nous ont permis de résoudre l'hybridation collective d'ensemble d'agrafes. Cela nous permet de hiérarchiser l'assemblage de l'origami en domaines distincts.Notre travail de thèse a également consisté au développement de méthodes innovantes de nanocalorimétrie ultrasensible intégrant de la microfluidique. Ces méthodes calorimétriques permettront d'accéder aux paramètres cinétiques de l’assemblage en plus des paramètres thermodynamiques à l'équilibre.Nos résultats obtenus sur les nanostructures modèles montrent qu'il est possible d'optimiser la conception des nanostructures d'ADN en intégrant dans la conception le processus d'assemblage. Des nanostructures d'ADN à l'assemblage performant permettront peut-être à l'avenir le développement d'automates moléculaires synthétiques qui sont une des applications très prometteuses de ces systèmes. / DNA is the support of genetic information. The property of self-assembly of two complementary single strands to form a double helix enable the use of this biopolymer as a building block for nanofabrication. DNA origami are a method which enable the self-assembly of 2D or 3D nanostructures. In this method, a long single-stranded DNA taken from the genome of a phage is folded on itself in a programmable way thanks to a lot of short synthetic DNA strands. The design of origami is based on thermodynamic and on the optimization of the base pairing in the structures. However, although interactive tools that facilitate the design of DNA nano-structures have been developed, we know little about the folding process and its optimization. In this work, we study the thermodynamics of DNA nanostructures in order to have a better understanding of the folding process and to identify the key steps.We performed differential scanning calorimetry (DSC) on model structures and DNA origami. Thus, we have been able to identify the presence of key steps in the folding of small nanostructures. We show that by changing the sequences of the strands, it is possible to change the cooperativity and the stability of the assembly of the nanostructure and thus change the folding path.The study of small origami with one or two staples allowed us the see the influence of the position of the staples, of the sizes of the loops and of the orientation of the staples on the thermodynamic of the folding.Finally, the calorimetric measurements performed on origami allowed us to solve the collective hybridization of staple sets. This enable us to prioritize the origami assembly into separate domains.This work also consisted of the development of innovative methods of ultra-sensitive nano-calorimetry integrating microfluidics. These calorimetric methods will give us the access to the kinetic parameters of the folding and to the equilibrium thermodynamic parameters.Our results obtained on model nano-structures show that it is possible to optimize the design of DNA nanostructures by integrating the assembly process in the design of the structures. Such high-performance DNA nanostructures may allow in the future the development of molecular robot which is a very promising application of DNA nanostructures.

Les gènes synthétiques des lectines des algues marines rouges Hypnea musciformis (HML) et Bryothamnion triquetrum (BTL) ont été clonés dans différents vecteurs et transformés dans plusieurs souches bactériennes d’expression. Les lectines recombinantes ont été obtenues dans la fraction soluble de cultures bactérienne dans les souches d’Escherichia coli Rosettagami 2 (DE3) pour rHML et BL21 (DE3) pour rBTL. Les tests d'hémagglutination ont montré que rHML et rBTL sont capables d’agglutiner les érythrocytes de lapin avec un bon pouvoir hémagglutinant mais seulement après traitement à la trysine et la papaine indiquant que leur ligands ne sont pas directement accessibles à la surface des hématies. Les propriétés hémagglutinantes de rHML et de rBTL confirment le repliement correct et l'état fonctionnel des protéines. La caractérisation de leur spécificité sur puces à sucres a montré une spécificité stricte de HML, BTL et rBTL pour les oligosaccharides complexes comportant la fucosylation (α1-6) du noyau, avec une préférence particulière pour les N-glycanes non bissectés, bi- et tri-antennés de chaîne courte. La présence d’acide sialique à l'extrémité non réductrice du glycane favorise la reconnaissance de ces glycanes. C'est la première caractérisation des lectines d’algues rouges par puce à sucres. Des expériences de STD-RMN menées sur BTL, ont montré son interaction avec un octasaccharide au niveau de noyau fucosylé (α1-6). L'activité toxique des lectines sauvages et recombinantes a été évaluée contre Artemia sp. et contre des cellules d'adénocarcinome du poumon (A549). Dans les essais de cytoxicité, HML, rHML, BTL et rBTL n’ont montré aucune toxicité contre Artemia sp. et seulement HML et rHML ont montré une cytotoxicité faibles contre les cellules d’adénocarcinome du poumon (A549). Le premier cristal de rBTL a été obtenu à l'aide d'un robot de cristallisation et diffractait à 15 Å. / Synthetic genes from the red marine algae Hypnea musciformis (HML) and Bryothamnion triquetrum (rBTL) were cloned into different vectors and transformed into several bacterial expression strains. The recombinant lectins were obtained from the soluble fraction of bacterial cultures using Escherichia coli Rosettagami 2 (DE3) strain for rHML and E. coli BL21 (DE3) strain for rBTL. Haemagglutination tests showed that rHML and rBTL are able to agglutinate rabbit erythrocytes with strong haemagglutination activity only after treatment with papain and trysine indicating that their ligands are not directly accessible at the cell surface. The haemagglutinating properties of rHML and rBTL confirm the correct folding and functional state of the proteins. A study of the specificity of these lectins by glycan array was conducted. HML, BTL and rBTL showed a restricted specificity for complex N-glycans with core (α1-6) fucose. A more detailed analysis of the specificity of these lectins showed a preference for non bisecting N-glycans, bi- and tri-antennary branching sugars with short chains. Addition of Sialic acid at the non-reducing end of N-glycans favors their recognition by the lectins. This is the first characterization of lectins from red algae by glycan array. An interaction between BTL and a core (α1-6) fucosylated octasaccharides was also observed by STD-NMR. The toxic activity of wild and recombinant lectins were evaluated against Artemia sp. and the human lung adenocarcinoma cell line (A549). In cytotoxicity assays, HML, rHML, BTL and rBTL showed no toxicity against Artemia sp. Only HML and rHML showed a low cytotoxic activity against cell line (A549). The first crystal of rBTL was obtained in micro-scale level using a robot and diffracted at 15 Å.

A?n de répondre à une complexité croissante des systèmes de calcul, due notamment aux progrès rapides et permanents des technologies de l’information, de nouveaux paradigmes et solutions architecturales basées sur des structures auto-adaptatives, auto-organisées sont à élaborer. Ces dernières doivent permettre d’une part la mise à disposition d’une puissance de calcul suf?sante répondant à des contraintes de temps sévères (traitement temps réel). D’autre part, de disposer d’une grande ?exibilité et adaptabilité dans le but de répondre aux évolutions des traitements ou des défaillances non prévues caractérisant un contexte d’environnement évolutif de fonctionnement du système. C’est dans ce cadre que s’insèrent les travaux de recherche présentés dans cette thèse qui consistent à développer une architecture auto-organisée de type Recon?gurable MPSoC (Multi processor System on Chip) à base de technologie FPGA. / The growing complexity of computing systems, mostly due to the rapid progress in Information Technology (IT) in the last decade, imposes on system designers to orient their traditional design concepts towards the new ones based on self-organizing and self-adaptive architectural solutions. On the one hand, these new architectural solutions should provide a system with a suf?cient computing power, and on the other hand, a great ?exibility and adaptivity in order to cope with all non-deterministic changes and events that may occur in the environnement in which it evolves. Within this framework, a recon?gurable MPSoC self-organizing architecture on the FPGA recon?gurable technology is studied and developped during this PhD.

La glycomique est la science qui s’intéresse à l’étude structurelle et fonctionnelle des saccharides,également appelés hydrates de carbone (ou carbohydrates). Les saccharides (aussi appelés glycanes dans ce cas) sont impliqués dans un très grand nombre d’évènements biologiques « normaux » et/ou pathologiques. Les relations entre la structure du saccharide et ses fonctions biologiques sont étudiées à l’aide de techniques conventionnelles telles que la cristallographie, la RMN, l’ITC, la plasmonique de surface. Ces études sont longues et couteuses et restent souvent limitées du fait de la très grande diversité des structures saccharidiques et de la difficulté à obtenir des saccharides pures en quantité importante.Pour pallier ces difficultés, nous proposons d’adapter la technologie biopuce qui permet d’effectuer un nombre très élevé d’études en parallèle (High Throughput Screening) avec des quantités réduites de matériels biologiques ou biochimiques.Cette thèse vise donc le développement de puces à sucres (ou glycoarray, carbohydrate array) avec deux principales innovations : 1) l’utilisation comme sondes de glycomimétiques qui miment les hydrates de carbone naturels mais dont la synthèse est plus aisée ; 2) l’immobilisation des sondes glycomimétiquessur la puce via l’hybridation d’ADN.La synthèse à façon des glycomimétiques permet d’obtenir des sondes de structures et de naturechimique diverses et offre la possibilité d’ajouter pour chaque type de sondes une étiquette ADN pour d’une part immobiliser les glycomimétiques de manière orientée sur la puce par DDI (DNA DirectedImmobilisation) et d’autre part localiser et identifier les glycomimétiques sur la puce. Ces glycomimétiques ont été synthétisés par l’Institut des Biomolécules Max Mousseron de Montpellier en collaboration avec l’Institut de Chimie et Biochimie Moléculaire et Supramoléculaire de Lyon.Une première partie de ce travail a été de valider l’élaboration des puces à sucre puis d’augmenter les capacités d’analyses des glycoarrays basés sur la DDI. Pour cela l’efficacité de l’immobilisation par DDIa été comparée à une immobilisation covalente. Nos résultats ont montré une reconnaissance supérieure par la lectine RCA 120 de glycomimétiques immobilisés par DDI aux faibles concentrations englycomimétiques. La miniaturisation de la puce a consisté à graver 40 microréacteurs sur un format lame de microscope. Chaque microréacteur formant une puce de 64 plots différents, on peut ainsi réaliser 40expériences indépendantes. Grâce à ce type de glycoarrays, des tests d’IC50 ont permis d’obtenir des données quantitatives de l’affinité des glycomimétiques/lectines en utilisant d’infimes quantités de matériels biologiques. D’autre part, nous avons démontré la possibilité d’accélérer les études d’interactions sucres/lectines en poolant simultanément 8 glycomimétiques et 2 lectines.La deuxième partie de la thèse a été d’utiliser les glycoarrays pour étudier les paramètres structuraux(distribution spatiale, nature chimique de la molécule, charge…) permettant d’exacerber l’affinitélectines/glycomimétiques. Trois lectines ont été étudiées : RCA120 (lectine modèle d’origine végétale) et deux lectines PA-IL et PA-IIL facteurs de virulence de la bactérie Pseudomonas aeruginosa. Trois typesd’architectures de glycomimétiques (en peigne, en antenne et en couronne) ainsi que l’effet de la charge portée (+, -, neutre) ont été étudiés. L’architecture en peigne a clairement montré une affinité supérieure vis-à-vis des 2 lectines (PA-IL et PA-IIL) et PA-IL marque une préférence pour les structures chargées positivement. Soulignons que les interactions monovalentes sucres/lectines sont souvent faibles (mM). [...] / No abstract

De nos jours, la carte à puce est la pierre angulaire de nos usages quotidiens. En effet, elle est indispensable pour retirer de l'argent, voyager, téléphoner, ... Pour améliorer la sécurité tout en bénéficiant d'un environnement de développement facilité, la technologie Java a été adaptée pour être embarquée dans les cartes à puce. Présentée durant le milieu des années 90, cette technologie est devenue la plate-forme principale d'exécution d'applications sécurisées. De part leurs usages, ces applications contiennent des informations sensibles pouvant intéresser des personnes mal intentionnées.Dans le monde de la carte à puce, les concepteurs d'attaques et de contre-mesures se livrent une guerre sans fin. Afin d'avoir une vue générique de toutes les attaques possibles, nous proposons d'utiliser les arbres de fautes. Cette approche, inspirée de l'analyse de sûreté, aide à comprendre et à implémenter tous les événements désirables et non désirables existants. Nous appliquons cette méthode pour l'analyse de vulnérabilité Java Card. Pour cela, nous définissons des propriétés qui devront être garanties: l'intégrité et la confidentialité des données et du code contenus dans la carte à puce. Dans cette thèse, nous nous sommes focalisés sur l'intégrité du code des applications. En effet, une perturbation de cet élément peut corrompre les autres propriétés. En modélisant les conditions, nous avons découvert de nouveaux chemins d'attaques permettant d'accéder au contenu de la carte. Pour empêcher ces nouvelles attaques, nous présentons de nouvelles contre-mesures pour prévenir les éléments indésirables définis dans les arbres de fautes. / Smart cards are the keystone of various applications which we daily use: pay money for travel, phone, etc. To improve the security of this device with a friendly development environment, the Java technology has been designed to be embedded in a smart card. Introduce in the mid-nineties, this technology becomes nowadays the leading application platform in the world. As a smart card embeds critical information, evil-minded people are interested to attack this device. In smart card domain, attacks and countermeasures are advancing at a fast rate. In order to have a generic view of all the attacks, we propose to use the Fault Tree Analysis. This method used in safety analysis helps to understand and implement all the desirable and undesirable events existing in this domain. We apply this method to Java Card vulnerability analysis. We define the properties that must be ensured: integrity and confidentiality of smart card data and code. During this thesis, we focused on the integrity property, especially on the code integrity. Indeed, a perturbation on this element can break each other properties. By modelling the conditions, we discovered new attack paths to get access to the smart card contents. We introduce new countermeasures to mitigate the undesirable events defined in the tree models.

Les énergies typiques de l’interaction dipolaire entre atomes de Rydberg sont plusieurs ordres de grandeur au-dessus des énergies d’interaction d’atomes et molécules dans le niveau fondamental. Une échelle de distance de plusieurs micromètres découle de cette interaction, ce qui est à l’origine du phénomène de blocage dipolaire, ou la suppression d’excitations d’atomes de Rydberg dans des nuages atomiques denses. Dans une première partie de cette thèse, nous étudions l’application de ce phénomène à l’excitation déterministe d’un atome unique à partir d’un condensat de Bose-Einstein piégé magnétiquement devant une puce à atomes. Une deuxième partie est consacrée à l’étude de l’interaction dipolaire d’ensembles denses d’atomes de Rydberg par spectroscopie microonde des transitions vers les niveaux de Rydberg proches en énergie. Ces ensembles sont créés par excitation laser à partir d’un nuage froid d’atomes de Rb87 dans l’état fondamental. Les spectres des transitions microonde sont élargis et déplacés par l’interaction dipolaire. L’étude de ces spectres permet ainsi d’inférer plusieurs aspects de la distribution spatiale des atomes de Rydberg créés, ce qui révèle différents processus d’excitation selon que la lumière laser est à résonance ou désaccordée. L’évolution mécanique du nuage d’atomes de Rydberg en fonction de leur interaction répulsive a aussi été observée, grâce à une série de spectres microonde à différents délais de l’excitation. Nous montrons ainsi que, pour des échelles temporelles supérieures à 10µs, leur mouvement doit être pris en compte pour la compréhension de la dynamique d’excitation de Rydberg dans des nuages atomiques denses. / The typical energy scales that arise from dipolar interaction between Rydberg atoms are orders of magnitude bigger than those related to the interaction between atoms and molecules at the ground level. A length scale of several micrometres stems from that strong interaction, which is the cause of the so-called dipole blockade effect, or the suppression of excitation of Rydberg atoms within dense atomic clouds. In the first part of this thesis, we study the possibility of using this effect to the deterministic excitation of a single atom within a Bose-Einstein condensate in a magnetic trap created on an atom chip. In a second part, we study the dipolar interaction of Rydberg atoms in dense ensembles, through microwave spectroscopy of transitions between Rydberg levels close in energy. These ensembles are created by laser excitation of Rb87 atoms initially in the ground level, trapped in a dense, cold cloud. The spectra of the microwave transitions are broadened and shifted, due to dipolar interaction. The study of these spectra then allows to infer several aspects of the spatial distribution of the Rydberg atoms, which reveals different excitation processes depending whether the laser light is in resonance or shifted with respect to the Rydberg transition. The mechanical evolution of the Rydberg atom cloud as a function of their mutual repulsive interaction was also observed, by performing microwave spectroscopy at different delays from the laser excitation. By these observations we show that, for time scales bigger than 10µs, their movement must be taken into account if one wants to understand the dynamics of the Rydberg excitation in dense atomic clouds.

Ce travail est une étude expérimentale et de modélisation d’une configuration de puce microfluidique réalisée par photoablation laser d’un polymère diélectrique, le polyéthylène téréphtalate (PET) pour des applications en bioanalyse. C’est une configuration dite « non-contact » dans laquelle deux microélectrodes sont galvaniquement isolées dans le PET sans contact avec l’électrolyte du microcanal. La caractérisation par spectroscopie d’impédance de la réponse diélectrique du PET seul a permis de conclure que le film de PET peut être considéré comme un élément à phase constante (CPE). Cela a permis la compréhension des impédances mesurées sur puce microfluidique suivant une perturbation alternative de 100 mV dans la gamme de fréquence comprise entre 1MHz à 1Hz est effectuée pour : un microcanal vide, et un microcanal rempli avec des solutions de différentes conductivités ioniques. Les résultats obtenus ont montré une grande sensibilité des mesures d’impédances par rapport aux variations de la conductivité électrique de la solution électrolytique. Un des résultats surprenant concernant les impédances identifiées a été le comportement CPE observé avec un exposant de 0,5 que nous avons relié à l’impédance de surface rugueuse due la microstructuration en surface du PET photoablaté. Tous ces résultats expérimentaux ont été confortés par la modélisation en utilisant les circuits électriques équivalents puis par les éléments finis. Ce qui a permis de modéliser à la fois les phénomènes physiques dans le microcanal et à l’interface PET/µ-canal photoablaté. Enfin, deux applications capteur puis biocapteur ont été mises en œuvre en suivant le module de l’impédance à fréquence fixe et en fonction du temps. Comme exemple ; l’étude de la cinétique d’adsorption de la BSA sur le PET et l’étude de la cinétique d’association/ dissociation entre la BSA et l’anti-BSA. / This work is an experimental study and modeling of a microfluidic chip configuration produced by laser photoablation process on a dielectric polymer, polyethylene terephthalate (PET) for new bioanalytical development. This configuration is named "non- contact" wherein two microelectrodes are galvanically isolated in the PET without contact with the streaming electrolyte. Characterization by impedance spectroscopy of the dielectric response of PET alone has concluded that the PET film can be regarded as a constant phase element (CPE). This has permitted a best understanding of the measured impedances in a microfluidic chip under a 100 mV AC excitation in the frequency range between 1 Hz to 1 MHz, which are performed for: an empty microchannel, and a filled microchannel with electrolytes at various ionic conductivities. The results obtained showed a high sensitivity of the impedance measurements in correlation with the electrical conductivity change of the electrolyte. One of the surprising results relating to the identified impedances was a CPE behavior observed with an exponent of 0.5. This latter has been connected to the impedance due to the PET surface roughness. All these experimental results were supported by modeling using the equivalent circuits and by the finite elements. This was used to model both the physical phenomena in the microchannel and at PET interface/? - channel photoablated. Finally, both sensor and biosensor applications have been implemented in the microchip by recording the impedance module at fixed frequency with time. As examples, the investigating of the kinetics of BSA adsorption on the PET and the kinetics of association / dissociation between BSA and anti?BSA have been demonstrated.

Les systèmes embarqués sur puce modernes intègrent des milliards de transistors et des composants intégrés hétérogènes pour fournir toutes les fonctionnalités requises par les applications courantes. La solution support de la communication dans ce cadre s'appuie sur la notion de réseau sur puce (NoC pour network on chip). Les principaux objectifs de la conception d'un NoC sont d'obtenir des performances élevées, pour un coût d'implémentation (notamment en surface et en consommation électrique) le plus faible possible. Ainsi, le concepteur de NoC doit tenir compte de l'impact des paramètres du NoC sur le compromis entre les performances du réseau et la taille de silicium requis pour son implémentation. L'utilisation de la technologie submicronique profonde amène des phénomènes de variabilité et de vieillissement qui causes des événements singuliers uniques (SEU pour Single Event Upset). Un SEU provoque le changement d'état d'un bit qui provoque l'échec de la transmission d'une donnée dans un NoC. La mise en œuvre de routage supportant la tolérance aux fautes est donc nécessaire. Dans cette thèse, nous proposons dans un premier temps, une évaluation de l'impact des paramètres de conception des NoC sur ses performances. Le résultat permet de guider le concepteur dans ses choix et le réglage des paramètres du réseau permettant d'éviter la dégradation de ses performances. Deuxièmement, nous avons proposé de nouveaux algorithmes de routage adaptatifs tolérants aux pannes pour un réseaux maillé 2D appelé Gradient et pour un réseaux maillé 3D appelé Diagonal. Ces algorithmes s'adaptent et proposent des séquences de chemins alternatifs pour les paquets lorsque le chemin principal est fautif. Nous avons ainsi évalué le coût d'implémentation de Gradient sur un FPGA actuel. Tous ces travaux ont été validés et caractérisée par simulation et mis en œuvre en FPGA. Les résultats fournissent la comparaison des performances de nos algorithmes avec les algorithmes de l'état de l'art. / Chips will be designed with billions of transistors and heterogeneous components integrated to provide full functionality of a current application for embedded system. These applications also require highly parallel and flexible communicating architecture through a regular interconnection network. The emerging solution that can fulfill this requirement is Network-on-Chips (NoCs). Designing an ideal NoC with high throughput, low latency, minimum using resources, minimum power consumption and small area size are very time consuming. Each application required different levels of QoS such as minimum level throughput delay and jitter. In this thesis, firstly, we proposed an evaluation of the impact of design parameters on performance of NoC. We evaluate the impact of NoC design parameters on the performances of an adaptive NoCs. The objective is to evaluate how big the impact of upgrading the value on performances. The result shows the accuracy of choosing and adjusting the network parameters can avoid performance degradation. It can be considered as the control mechanism in an adaptive NoC to avoid the degradation of QoS NoC. The use of deep sub-micron technology in embedded system and its variability process cause Single Event Upsets (SEU) and ''aging'' the circuit. SEU and aging of circuit is the major problem that cause the failure on transmitting the packet in a NoC. Implementing fault-tolerant routing techniques in NoC switching instead of adding virtual channel is the best solution to avoid the fault in NoC. Communication performance of a NoC is depends heavily on the routing algorithm. An adaptive routing algorithm such as fault-tolerant has been proposed for deadlock avoidance and load balancing. This thesis proposed a novel adaptive fault-tolerant routing algorithm for 2D mesh called Gradient and for 3D mesh called Diagonal. Both algorithms consider sequences of alternative paths for packets when the main path fails. The proposed algorithm tolerates faults in worst condition traffic in NoCs. The number of hops, the number of alternative paths, latency and throughput in faulty network are determined and compared with other 2D mesh routing algorithms. Finally, we implemented Gradient routing algorithm into FPGA. All these work were validated and characterized through simulation and implemented into FPGA. The results provide the comparison performance between proposed method with existing related method using some scenarios.