Les projets de mise en place dans les prochaines décennies de « super réseaux intelligents », qui prévoient la construction de centrales de production à des milliers de kms des centres de consommation, nécessite le développement à large échelle du transport de très fortes puissances par câbles à courant continu. Les principaux verrous à ce développement se situent au niveau du câble et des appareillages adéquats, qui doivent être conçus sur des critères spécifiques et comporter des matériaux isolants ayant des propriétés particulières. Outre la variation de la résistivité qui dépend fortement du champ électrique et de la température, il est établi que des charges sont injectées dans la matière isolante, donnant lieu à une charge d'espace modifiant la répartition du champ électrique. Dans le cas d'un renforcement du champ électrique, la présence de charges d'espace peut conduire à une accélération du vieillissement électrique et, par suite, à un phénomène auto-accélérant pour la rupture diélectrique. Le comportement de ces matériaux sous fortes contraintes continues et en particulier leur vieillissement reste aujourd'hui mal connu.Ce travail de thèse concerne ainsi l'étude du comportement diélectrique de résines époxydes chargées d'alumine utilisées comme supports isolants dans les disjoncteurs à isolation gazeuse en vue d'évaluer leur aptitude à être utilisées dans des appareillages de coupure haute tension continue. Les différentes propriétés diélectriques de ce matériau à l'état initial (facteur de pertes, résistivité volumique, seuils et coefficients de non linéarité, résistivité surfacique, rigidité diélectrique, évolution des charges d'espace) sont déterminées et étudiées sous contrainte électrique continue et à différentes températures.Afin de mieux évaluer l'effet à long terme de la charge d'espace sur le matériau et d'en tirer des informations approfondies pour la conception des futurs composants pour la haute tension à courant continu, une étude de vieillissement accéléré sous contraintes électriques (champs continus) et thermiques (différentes températures) est réalisée. En plus de la charge d'espace, les autres paramètres analysés (permittivité, pertes diélectriques) constituent également des marqueurs potentiels du vieillissement du matériau. L'analyse de l'évolution de ces marqueurs constitue une phase nécessaire dans la compréhension du comportement du matériau pour une utilisation en haute tension à courant continu. / The development of high voltage dc equipment requires design according to specific criteria and including materials with appropriate properties. Indeed, while in ac the dielectric behaviour is mainly determined by permittivity, which varies little for the used materials with field and temperature at power frequency, the dc behavior is determined by highly non-linear volume and surface conductivity-related phenomena. Thus, it is well known that, in dc conditions, electric charge is injected and trapped in the bulk and on the surface, affecting the distribution of the electric field. Space charge accumulation is able to increase significantly the values of the field, thus accelerating ageing and increasing the risk of breakdown. The electrode nature, the field and temperature dependence of the electrical conductivity of the insulating material are key factors involved in the high dc field phenomena.Epoxy resins form an important category of polymeric insulating materials used in a wide range of electric power installations and equipment. In particular, they have been used especially as insulating supports for ac Gas Insulated Switchgear (GIS), because of their electrical and mechanical properties. However, the behaviour of these materials under high dc stress is less known and needs thorough investigation in view of dc applications.The purpose of this thesis is to investigate dielectric behavior of epoxy resins in order to assess their suitability for use in high DC voltage switchgear and define actions and criteria support for the design of such devices.We start by presenting the most important chemical thermal and dielectric properties of polymers as well as the various properties of the epoxy resin.Dielectric properties of the material at initial state with continuous temperature and electrical stress (loss factor, volume resistivity, thresholds and nonlinearity coefficients, surface resistivity, breakdown, evolution of space charge) are determined and investigated under dc fields at different temperatures.

Le sommeil est un processus physiologique fondamental pour le maintien des fonctions vitales de l'être humain et le maintien d'une bonne santé physique et mentale. Les étudiants-athlètes constituent une sous-population des étudiants collégiaux étant plus à risque de développer des difficultés de sommeil en raison de leurs horaires chargés incluant l’école, les entraînements, les voyages avec la présence de décalages horaires ainsi que la nécessité de dormir dans des endroits variés lors des compétitions. Un sommeil inadéquat et insuffisant est l’un des meilleurs prédicteurs pour les blessures y compris celles incluant les commotions cérébrales. Jusqu’à maintenant, aucune étude ne s’était encore intéressée à cette relation entre le sommeil subjectif, objectif et un traitement tDCS chez les étudiants-athlètes. Dès lors, les objectifs de cette thèse de doctorat étaient d’examiner l’efficacité d’un traitement de stimulation transcrânienne à courant direct (tDCS) sur les paramètres de sommeil subjectif et objectif des étudiants-athlètes. Les résultats suggèrent la présence d’un effet positif sur le sommeil subjectif des étudiants-athlètes. Cependant, malgré l’amélioration que suggèrent les paramètres de sommeil subjectif, les données objectives ne révèlent pas que le sommeil ait été amélioré de façon significative. Dans le but d’optimiser le sommeil grâce à la tDCS, celle ci doit encore être investiguée et développée. En effet, bien que les résultats soient à ce stade de la recherche encourageants, ils demeurent incomplets et doivent être davantage approfondis si l’on veut être certain de son effet. / Sleep is a fundamental physiological process for the maintenance of the vital functions of the human being and the maintenance of good physical and mental health. Student-athletes constitute a sub-population of college students who are more at risk of developing sleep difficulties due to their busier schedules including school, training, frequent travel from different time zones and the need to sleep in various places during competitions. In addition, inadequate and insufficient sleep is one of the best predictors of injuries including concussions. Therefore, the objectives of this doctoral thesis were to examine the effectiveness of a transcranial direct current stimulation (tDCS) treatment on the subjective and objective sleep parameters of student-athletes. The results suggest that there is a positive effect on the subjective sleep of student-athletes. However, despite this subjective improvement, the objective sleep data have not improved significantly. Up to this point, no studies have yet looked at this relationship between subjective, objective sleep and tDCS treatment in student-athletes. Despite encouraging results, the status of tDCS remains at the research stage and requires more interest before it can confidently affirm its effectiveness in optimizing sleep.

Titre de l'écran-titre (visionné le 12 avril 2024) / Cette thèse de doctorat s'intéresse aux effets bénéfiques de la neurostimulation non-invasive du système corticomoteur dans la maladie de Parkinson (MP), chez des patients (études cliniques) et des primates non-humains (études précliniques, modèle de la MP). La MP, caractérisée par la présence de symptômes moteurs et non-moteurs, résulte de la perte des neurones dopaminergiques nigrostriataux, ce qui altère les boucles des ganglions de la base avec le thalamus et le cortex, et entraîne une hypoactivation corticale. Le traitement pharmacologique le plus utilisé est la L-3,4-dihydroxy-phénylalanine (L-Dopa), qui présente des effets secondaires, notamment, le développement de mouvements anormaux involontaires appelés dyskinésies induites par la L-Dopa (LID). Ces LID résulteraient de la combinaison de la dégénérescence des neurones dopaminergiques et de l'absorption chronique de L-Dopa, entrainant une signalisation au sein de la boucle corticale-ganglions de la base-thalamo-corticale inappropriée et une hyperactivation corticale. La pharmacologie visant à réduire les LID est associée à d'autres effets secondaires invalidants. C'est pourquoi des approches non pharmacologiques sont étudiées, telles que la stimulation magnétique répétitive transcrânienne (rTMS) ou périphérique (rPMS des muscles) et la stimulation transcrânienne électrique par courant direct (tDCS). Toutes ces approches influencent la plasticité corticale et le contrôle moteur. Les rTMS et tDCS sont dites *top-down* et la rPMS est dite *bottom-up*, i.e., via les voies sensorielles lemniscales qui incluent les connexions thalamo-corticales. Les protocoles excitateurs tels que la stimulation à la fréquence thêta intermittente (iTBS) pour la rTMS et la tDCS anodique (a-tDCS), induisent une augmentation de l'excitabilité corticale et pourraient être utilisés, en l'absence de LID, pour activer le cortex moteur primaire (M1). Les protocoles inhibiteurs tels que la stimulation à la fréquence thêta continue (cTBS) pour la rTMS et la tDCS cathodique (c-tDCS) induisent une diminution de l'excitabilité corticale et permettraient, en présence de LID, de réduire l'hyperactivation du M1. L'objectif de cette thèse de doctorat était d'étudier l'effet de ces approches pour réduire les symptômes moteurs, non-moteurs et les LID, et explorer l'influence de ces techniques sur la plasticité du M1. Une revue de la littérature a permis de faire le point sur les connaissances concernant l'utilisation de la TBS et de la tDCS dans la MP, dont les résultats ont, entres autres, fait état de l'importance du statut pharmacologique dans les études de neurostimulation. Le premier chapitre de cette thèse porte sur une participante atteinte de la MP depuis dix ans, mais non-médicamentée, et sur les effets de iTBS par rTMS et rPMS sur les symptômes moteurs et la fonction au quotidien, sans l'interférence de la L-Dopa. Le protocole comprenait quatre combinaisons testant l'effet placebo, de rTMS + rPMS, de rTMS seule et rPMS seule. Les symptômes et la fonction motrice se sont améliorés au cours des quatre séances, accompagnés de changements de l'excitabilité de M1. Dans le second chapitre, l'étude d'un groupe de patients avec la MP et sous L-Dopa, évaluait l'effet de a-tDCS avec rPMS sur les symptômes et la fonction motrice. Trois protocoles, chacun administrés pendant cinq jours, testaient l'effet du placebo, de a-tDCS seule et de a-tDCS+rPMS. Les symptômes et la qualité de vie se sont améliorés accompagnés de variations neurophysiologiques de M1. Le troisième chapitre chez un modèle animal de la MP, explorait l'effet de trois protocoles sur les LID et les symptômes moteurs. Les protocoles étaient combinés avec véhicule ou L-Dopa. Le premier incluait deux séances de cTBS, le second, une séance de c-tDCS et le troisième, cinq séances de c-tDCS. Avec le véhicule, la cTBS a diminué les scores parkinsoniens comparativement au placebo ou le véhicule seul. Avec la L-Dopa, deux séances de cTBS ont diminué les LID sans affecter les effets antiparkinsoniens de la L-Dopa, une séance de c-tDCS n'a eu aucun effet et cinq séances de c-tDCS ont réduit brièvement les LID mais aussi la durée des effets de la L-Dopa. L'ensemble de ces résultats justifient d'autres études pour approfondir les connaissances et compléter l'exploration des effets de la neurostimulation non-invasive pour réduire les symptômes moteurs, non-moteurs et les LID, et supportent que les changements de M1 reflètent la plasticité cérébrale à l'origine de l'amélioration clinique même des années après le diagnostic initial. Les bénéfices cliniques rapportés encouragent le développement de traitements non pharmacologiques possibles à associer à la L-Dopa. / This doctoral thesis investigates the beneficial effects of non-invasive neurostimulation of the corticomotor system in Parkinson's disease (PD), in patients (clinical studies) and non-human primates (preclinical studies, PD model). PD, characterized by the presence of motor and non-motor symptoms, results from the loss of nigrostriatal dopaminergic neurons, which alters the loops of the basal ganglia with the thalamus and cortex, leading to cortical hypoactivation. The most widely used pharmacological treatment is L-3,4-dihydroxy-phenylalanine (L-Dopa), which has side effects including the development of involuntary abnormal movements known as L-Dopa-induced dyskinesias (LIDs). These LID are thought to result from a combination of degeneration of dopaminergic neurons and chronic L-Dopa intake, leading to inappropriate signaling within the cortical-basal ganglia -thalamo-cortical-loop and cortical hyperactivation. Pharmacology aimed at reducing LID is associated with other disabling side effects. This is why non-pharmacological approaches are being investigated, such as repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) or peripheral magnetic stimulation (rPMS of muscles) and transcranial direct current stimulation (tDCS). All these approaches influence cortical plasticity and motor control. rTMS and tDCS are said to be top-down, while rPMS is said to be bottom-up, i.e., via lemniscal sensory pathways that include thalamo-cortical connections. Excitatory protocols such as intermittent theta frequency stimulation (iTBS) for rTMS and anodic tDCS (a-tDCS), induce an increase in cortical excitability and could be used, in the absence of LID, to activate primary motor cortex (M1). Inhibitory protocols such as continuous theta frequency stimulation (cTBS) for rTMS and cathodic tDCS (c-tDCS) induce a decrease in cortical excitability and would, in the presence of LID, reduce M1 hyperactivation. The aim of this doctoral thesis was to study the effect of these approaches in reducing motor, non-motor and LID symptoms, and to explore the influence of these techniques on M1 plasticity. A review of the literature provided an update on what is known about the use of iTBS and tDCS in PD, the results of which, among other things, pointed to the importance of pharmacological status in neurostimulation studies. The first chapter of this thesis focuses on an unmedicated participant with ten years' PD, and the effects of iTBS via rTMS and rPMS on motor symptoms and day-to-day function, without the interference of L-Dopa. The protocol included four combinations testing the placebo effect, rTMS + rPMS, rTMS alone and rPMS alone. Symptoms and motor function improved over the four sessions, accompanied by changes in M1 excitability. In the second chapter, a study of a group of PD patients with L-Dopa assessed the effect of a-tDCS with rPMS on symptoms and motor function. Three protocols, each administered over five days, tested the effect of placebo, a-tDCS alone and a-tDCS+rPMS. Symptoms and quality of life improved, accompanied by neurophysiological changes in M1. The third chapter, in an animal model of PD, explored the effect of three protocols on LID and motor symptoms. These protocols were combined with vehicle or L-Dopa. The first included two sessions of cTBS, the second, one session of c-tDCS and the third, five sessions of c-tDCS. With vehicle, cTBS reduced parkinsonian scores compared with placebo or vehicle alone. With L-Dopa, two sessions of cTBS reduced LID without affecting the antiparkinsonian effects of L-Dopa, one session of c-tDCS had no effect and five sessions of c-tDCS briefly reduced LID but also the duration of L-Dopa's effects. Taken together, these findings warrant further studies to deepen knowledge and complete exploration of the effects of non-invasive neurostimulation in reducing motor, non-motor and LID symptoms, and support that M1 changes reflect the brain plasticity behind clinical improvement even years after initial diagnosis. The clinical benefits reported encourage the development of possible non-pharmacological treatments to be combined with L-Dopa.

Introduction : Le trouble du jeu de hasard et d'argent (GD) est caractérisé par un comportement de jeu inadapté qui interfère avec les activités personnelles ou professionnelles. Ce trouble psychiatrique est difficile à traiter avec les thérapies actuelles et les rechutes sont fréquentes. Les symptômes dépressifs et cognitifs (e.g., l'impulsivité), ainsi que le "craving" (désir intense de jouer) sont des facteurs prédictifs de rechutes. Une meilleure compréhension des substrats neuronaux et leurs significations cliniques pourraient mener au développement de nouveaux traitements. La stimulation transcrânienne à courant direct (tDCS) pourrait être l'un de ceux-ci car elle permet de cibler des circuits neuronaux spécifiques. De plus, la tDCS ciblant le cortex dorsolatéral préfrontal (DLPFC) pourrait améliorer les symptômes dépressifs et cognitifs et réduire le craving. Cependant, les effets précis de la tDCS sur la fonction cérébrale, ainsi que leurs significations cliniques, demeurent à être élucidés. Par ailleurs, étant donné que les patients avec GD présentent souvent des différences morphométriques par rapport aux individus en santé, il est possible de faire l'hypothèse que la morphométrie cérébrale influence les effets de la tDCS. Objectifs : Ce travail avait trois objectifs principaux. Le premier objectif était d'explorer s'il y avait des associations entre les substrats neuronaux et les symptômes cliniques et cognitifs. Le deuxième objectif était d'examiner les effets de la tDCS sur la fonction cérébrale. Le troisième objectif était d'explorer si la morphométrie du site de stimulation (DLPFC) pouvait influencer les effets de la tDCS sur les substrats neuronaux. Méthode : Nous avons réalisé quatre études différentes. Dans la première étude, nous avons mesuré la morphométrie cérébrale en utilisant l'imagerie par résonance magnétique (IRM) structurelle. Nous avons mesuré les corrélations entre la morphométrie et les symptômes cliniques (dépression, sévérité et durée du GD) et cognitifs (impulsivité). De plus, nous avons comparé la morphométrie des patients à celui d'une base de données normative (individus en santé) en contrôlant pour plusieurs facteurs comme l'âge. Dans la deuxième étude, nous avons mesuré la fonction cérébrale (connectivité fonctionnelle) des patients avec l'IRM fonctionnelle. Nous avons examiné s'il y avait des liens entre la connectivité fonctionnelle et les symptômes cognitifs (impulsivité et prise de risque) et cliniques (sévérité et durée du GD). Dans la troisième étude, nous avons étudié les effets de la tDCS sur la connectivité fonctionnelle et si la morphométrie du DLPFC pouvait influencer ces effets. Dernièrement, dans la quatrième étude, nous avons examiné si la morphométrie du DLPFC pouvait influencer les effets de la tDCS sur la neurochimie (avec la spectroscopie par résonance magnétique). Résultats : Nous avons démontré deux corrélations positives entre la superficie du cortex occipital et les symptômes dépressifs (étude I). Nous avons également mis en évidence une corrélation positive entre la connectivité fonctionnelle d'un réseau occipital et l'impulsivité (étude II). De plus, il y avait une corrélation positive entre la connectivité fonctionnelle de ce réseau et la sévérité du GD. Par ailleurs, il y avait des corrélations positives entre la connectivité fonctionnelle de l'opercule frontal droit et la prise de risque (étude II). En outre, la connectivité fonctionnelle d'un réseau cérébelleux était corrélée avec les symptômes dépressifs (étude II). Les patients avaient aussi plusieurs différences morphométriques par rapport aux individus en santé (cortex occipital, préfrontal, etc.). Nous avons démontré également que la tDCS appliquée sur le DLPFC a augmenté la connectivité fonctionnelle d'un réseau fronto-pariétal (étude III). Finalement, cette thèse a montré que la morphométrie du DLPFC influence les augmentations induites par la tDCS sur la connectivité fonctionnelle du réseau fronto-pariétal (étude III) et le niveau de GABA frontal (étude IV). Conclusions : Cette thèse démontre une importance clinique potentielle pour les régions occipitales, frontales et cérébelleuses, particulièrement pour les patients ayant des symptômes dépressifs ou cognitifs. De plus, elle montre que la tDCS peut renforcer le fonctionnement d'un réseau fronto-pariétal connu pour son rôle dans les fonctions exécutives. Il reste à déterminer si un plus grand nombre de sessions pourrait apporter des bénéfices cliniques additionnels afin d'aider les patients à résister le jeu. Finalement, les résultats de cette thèse suggèrent que la morphométrie des régions sous les électrodes pourrait aider à identifier les meilleurs candidats pour la tDCS et pourrait être considéré pour la sélection des cibles de stimulation. / Introduction: Gambling disorder (GD) is characterised by maladaptive gambling behaviour that interferes with personal or professional activities. This psychiatric disorder is difficult to treat with currently available treatments and relapse rates are high. Several factors can predict relapse, including depressive and cognitive (e.g., impulsivity, risk taking) symptoms, in addition to craving (strong desire to gamble). A better understanding of neural substrates and their clinical significance could help develop new treatments. Transcranial direct current stimulation (tDCS) might be one of these since it can target specific neural circuits. In addition, tDCS targeting the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) could improve depressive and cognitive symptoms as well as reduce craving. However, the precise effects of tDCS on brain function, as well as their clinical significance, remain to be elucidated. Furthermore, considering that patients with GD often display morphometric differences as compared to healthy individuals, it may be worth investigating whether brain morphometry influences the effects of tDCS. Objectives: This work had three main objectives. The first objective was to explore whether there were associations between neural substrates and clinical and cognitive symptoms. The second objective was to examine the effects of tDCS on brain function. The third objective was to explore whether morphometry of the stimulation site (DLPFC) influenced the effects of tDCS on neural substrates. Methods: We carried out four different studies. In the first study, we investigated brain morphometry using structural magnetic resonance imaging (MRI). We tested for correlations between morphometry and clinical symptoms (depression, GD severity, GD duration) and cognitive symptoms (impulsivity). In addition, we compared the morphometry of patients with GD to that of a normative database (healthy individuals) while controlling for several factors such as age. In a second study, we assessed brain function (functional connectivity) in patients with functional MRI (fMRI). We examined whether there were associations between brain function and cognitive symptoms (impulsivity and risk taking) as well as clinical symptoms (GD severity and duration). In the third study, we examined tDCS-induced effects on brain function and whether morphometry of the DLPFC influenced these effects. Lastly, in the fourth study, we examined whether DLPFC morphometry influenced tDCS-induced effects on neurochemistry (using magnetic resonance spectroscopy imaging). Results: Firstly, we found two positive correlations between surface area of the occipital cortex and depressive symptoms (study I). We also showed a positive correlation between functional connectivity of an occipital network and impulsivity (study II). In addition, there was a positive correlation between functional connectivity of this network and GD severity (study II). In addition, there were positive correlations between functional connectivity of the right frontal operculum and risk-taking (study II). Also, functional connectivity of a cerebellar network was positively correlated with depressive symptoms (study II). Moreover, patients with GD had several morphometric differences as compared to healthy individuals (occipital and prefrontal cortices, etc.). Furthermore, we observed that tDCS over the DLPFC increased functional connectivity of a fronto-parietal circuit during stimulation (study III). Lastly, this thesis indicated that DLPFC morphometry influenced tDCS-induced elevations on fronto-parietal functional connectivity (study III) and frontal GABA levels (study IV). Conclusions: This thesis suggests the potential clinical relevance of occipital, frontal, and cerebellar regions, particularly for those with depressive and cognitive symptoms. It also indicates that tDCS can strengthen the functioning of a fronto-parietal network known to be implicated in executive functions. It remains to be seen whether a greater number of tDCS sessions could lead to clinical benefits to help patients resist gambling. Finally, the results of this thesis suggest that morphometry of the regions under the electrodes might help predict better candidates for tDCS and could be considered to select stimulation targets.

Ces travaux de thèse portent essentiellement sur la modélisation, l’analyse et la commande des convertisseurs de type MMC intégrés dans un contexte MTDC. Le premier objectif de ce travail est d’aboutir à un modèle dynamique du convertisseur MMC, exprimé dans le repère $dq$, permettant d’une part, de reproduire avec précision les interactions AC-DC, et d’exprimer, d’autre part, la dynamique interne du convertisseur qui peut interagir également avec le reste du système. Le modèle développé peut être linéarisé facilement dans le but de l’exploiter pour l’étude de stabilité en se basant sur les techniques pour les systèmes linéaires à temps invariant. Ensuite, selon le modèle développé dans le repère dq, différentes stratégies de contrôle sont proposées en fonction de systèmes de contrôle-commande existantes dans la littérature mis en places pour le convertisseur MMC. Étant donné que l’ordre du système est un paramètre important pour l'étude des réseaux MTDC en présence de plusieurs stations de conversion de type MMC, l’approche de réduction de modèles à émerger comme une solution pour faciliter l’étude. En conséquence, différents modèles à ordre réduit sont développés, et qui sont validés par la suite, par rapport au modèle détaillé, exprimé dans le repère dq. Finalement, les modèles MMC développés ainsi que les systèmes de commande qui y ont associés sont exploités, pour l’analyse de stabilité en petits signaux des réseaux MMC-MTDC. Dans ce sens, la stratégie de commande associée à chaque MMC est largement évaluée dans le but d’investiguer les problèmes majeurs qui peuvent surgir au sein d’une configuration MTDC multi-constructeurs / This thesis deals with the modeling and control of MMCs in the context of MTDC. The first objective is to obtain an MMC model in dq frame which can reproduce accurately the AC- and DC- interactions, while representing at the same time the internal dynamics which may interact with the rest of the system. This model is suitable to be linearized and to study its stability, among other linear techniques. Then, based on the developed dq model, different control strategies are developed based on the state-of-the-art on MMC controllers. Since the order of the system may be a limiting factor for studying MTDC grids with many MMCs, different reduced-order models are presented and compared with the detailed dq model. Finally, the developed MMC models with different controllers are used for the MTDC studies. The impact of the chosen controllers of each MMC is evaluated, highlighting the potential issues that may occur in multivendor schemes.

Dans le domaine du transport de l'électricité, les qualités intrinsèques des réseaux alternatifs s'estompent devant la difficulté imposée par le transport de la puissance réactive lorsque les lignes aériennes ou, plus particulièrement, les câbles souterrains ou sous-marins atteignent des longueurs critiques. Dans le cadre des réflexions visant à exploiter au mieux les énergies renouvelables d'origine éolienne off-shore ou hydrolienne, l'hypothèse de la création d'un réseau électrique à haute tension continue pour acheminer ces énergies jusqu'aux centres de consommation est considérée. Ce travail de thèse est en lien avec le projet européen TWENTIES (Transmission system operation with large penetration of Wind and other renewable Electricity sources in Networks by means of innovative Tools and Integrated Energy Solutions, ref 249812), financé dans le cadre du programme FP7 de la Commission Européenne. Ces travaux traitent de la protection des réseaux à courant continu contre les défauts d'isolement dans les câbles et au niveau des jeux de barre. L'étude se concentre sur des réseaux multi-terminaux bouclés et/ou maillés, et propose d'étudier la faisabilité d'un plan de protection comportant un algorithme principal et un secours en cas de défaillance d'un disjoncteur.

L'émergence des énergies renouvelables a entraîné le développement de nouvelles technologies pour la distribution de l'énergie sur de longues distances. Ces dernières sont basées sur le transport via de hautes tensions continues (HVDC) pour éviter les pertes capacitives. Ce réseau de distribution est interconnecté via des Postes Sous Enveloppes Métalliques (PSEM), dont l'isolation est composée de gaz sous pression (SF6) et d'isolants solides (résine époxy), qui doivent résister sous HVDC. Dans ces dispositifs, le champ électrique n'est plus déterminé par la permittivité relative des matériaux, mais par leurs résistivités et les phénomènes d'accumulation de charges. Dans le cas d'un isolant solide présentant une interface avec un gaz, des électrons ou des ions vont être susceptibles de se déplacer suivant les lignes de champ électrique et charger la surface de l'isolant solide. Le comportement des propriétés des isolants (solides et gazeux) constitue un enjeu majeur dans le développement de PSEM HVDC, notamment dans la compréhension des mécanismes d'accumulation et relaxation des charges.Dans ce travail de thèse, la caractérisation de l'isolant solide a d'abord été étudiée, basée sur des mesures de courants faibles bruits. Il est ainsi possible de mesurer le courant de fuite dans le volume et sur la surface des échantillons, dans une enceinte sous pression, à haut champ électrique et pour différentes températures. Ces mesures ont mis en évidence que les résistivités de volume et de surface sont fortement impactées par l'augmentation de la température et la teneur en eau des échantillons. Il a également été montré que la résistivité de surface a un comportement non-linéaire en fonction du champ électrique. Un modèle numérique a été développé pour simuler les résultats obtenus, et implémenter les propriétés de surface de l'isolant solide.Les propriétés isolantes du gaz ont également été étudiées pour différentes géométries de champ électrique, dans le but d'estimer la contribution du courant passant à travers le gaz, sur l'accumulation de charge en surface de l'isolant solide. Des courants non négligeables sont mesurés dans le gaz (~pA-nA). Pour déterminer les mécanismes responsables de la présence de tels courants, il a été caractérisé selon plusieurs paramètres (la rugosité de la surface de l'électrode, la nature du matériau, le champ électrique, la température et l'humidité relative). Cela a mis en évidence que les variations de courants dépendent du conditionnement du dispositif, et sont donc fortement influencés par l'humidité relative adsorbée sur les surfaces du dispositif (électrodes et cuves). En présence d'un système sec, de faibles courants sont mesurés (~pA), et augmentent en fonction de la température. A l'inverse, dans le cas d'un système humide, le courant diminue avec l'augmentation de la température. Ces résultats, combinés à l'influence de la rugosité de l'électrode, suggèrent fortement un mécanisme d'injection de charge à la surface de l'électrode, favorisé en présence d'eau adsorbée.Enfin, les résultats obtenus pour les deux isolants solides et gazeux sont utilisés pour élaborer un modèle numérique ayant une forme proche de celle de l'application industrielle, et permettent d'observer la modification de la distribution du champ électrique en présence de la concentration en eau et du gradient de température. Une estimation du courant circulant au travers des isolants est donc possible.En conclusion, ce travail donne les variations des résistivités de volume et de surface dans une résine époxy en fonction de la température et du champ électrique. Il met également en évidence la forte influence de l'humidité relative et de la température sur les mécanismes d'injection de charges qui contribuent au courant mesuré à travers le gaz. Cette caractérisation approfondie permet de développer une simulation qui prédit les variations de la distribution du champ électrique au sein d'un PSEM sous tension continue. / The emergence of renewable energy leads to a development of new technologies for energy distribution across long distances. The latter will be based on High Voltage Direct Current (HVDC) to avoid capacitance losses. This network is interconnected using Gas Insulated Substation (GIS), which insulation is composed of pressurized gas (SF6) and solid insulators (epoxy resin), which have to withstand HVDC. The electric field is not anymore determined by permittivity of materials, but by resistivities and charge accumulation. In the case of an insulator with an interface with gas, electrons or ions will move across electric field lines and will charge the surface of the solid insulator. The behavior of insulator's properties (gas and solid) constitutes a major challenge for the development of HVDC GIS, to understand the charge relaxation/accumulation mechanisms.In this work, the characterization of solid insulator has first been investigated, based on a low-noise current measurement method. It is thus possible to measure the leakage current through samples and onto their surface, in a pressurized gas, at high electric field and for different temperatures. Those measurements permit to evidence that both volume and surface resistivities are strongly impacted by the increase of temperature and water concentration. It has also been shown that surface resistivity has a non-linear behavior with electric field. A numerical model was developed, to simulate experimental results, showing that the surface properties of the insulator can be implemented.Furthermore, the insulating properties of the gas were also investigated through different electric field geometry (coaxial and uniform), in order to estimate the contribution of current through gas on the charge accumulated on solid insulators. It has been found that a non-negligible current passes through the gas (~pA to nA). To determine the mechanisms responsible for such currents, the latter has been characterized depending on several parameters (electrode surface roughness, material nature, electric field, temperature and relative humidity). It revealed that the variations of currents are strongly impacted by the conditioning of the device and thus by the relative humidity adsorbed on electrodes and enclosure surfaces. In presence of a dry system (dry gas and device) low current were measured (~pA), which increases with temperature. On the contrary, in case of a “wet” system (humid gas and device) the current decreases with increasing temperature. Those results combined with the influence of the electrode roughness, strongly suggest a mechanism of charge injection at the electrode surface, enhanced by water adsorption.Finally, the results obtained for both solid and gaseous insulations are used to develop a numerical model with a shape close to the industrial application, and observe the modification of electric field distribution in presence of water concentration and temperature gradient. An estimation of current flowing through the insulator and gas is thus possible in case of uniform and gradient temperature.In conclusion, this work gives the variations of both volume and surface resistivities in an epoxy resin with temperature and electric field. It also evidences the major influence of relative humidity and temperature on charge injection mechanisms which contribute to the current measured through gas. The extensive characterization performed, enables to develop a simulation which predicts the variations of electric field distribution within an HVDC GIS.

La stimulation transcrânienne par courant continu (tDCS) est une technique de neuromodulation non invasive qui permet de modifier l'excitabilité co11icale au moyen d'un faible courant électrique délivré à travers le crâne. Elle constitue une piste intéressante pour l'élaboration de nouveaux traitements de divers troubles psychiatriques ou neurologiques, mais les mécanismes qui sous-tendent ses effets sont méconnus. L'objectif de ma thèse a été d'évaluer chez la souris les comp011ements affectés par des sessions répétées de tDCS et d'étudier des pistes concernant ses mécanismes d'action. Nous avons montré un effet bénéfique de la tDCS anodique au niveau du lobe frontal (2x20 minutes/jour à 0.2 mA, 5 jours consécutifs) sur les comportements associés à la dépression et sur la mémoire. Nous avons par ailleurs quantifié la prolifération cellulaire au niveau de l'hippocampe et montré que celle-ci est plus importante chez les souris stimulées, suggérant que la tDCS pourrait augmenter la neurogenèse hippocampique. Enfin, nos études sur des souris exposées à différentes drogues (nicotine, alcool, cocaïne) dévoilent que la tDCS diminue certains de leurs effets comportementaux (ex: valeur hédonique) et/ou moléculaires (ex: induction de Zif268 dans les circuits cortico-striataux). Nos résultats sont en adéquation avec les données cliniques recueillies chez l'Homme et soutiennent l'hypothèse que la tDCS pourrait être un traitement additionnel pour diverses pathologies. Ils ouvrent la voie à différentes études complémentaires, pour lesquelles notre modèle animal constitue un outil intéressant. / Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a non-invasive neuromodulatory technique in which a low current is delivered via electrodes on the scalp to modulate cortical excitability. lt is a promising tool in the treatment of various neurological and psychiatrie illnesses, yet the mechanisms underlying its beneficial effects remain unknown. The goal of my thesis was to describe the effects of repeated tDCS on behavior in mice, and to offer preliminary insights regarding the neurobiological mechanisms involved. Our data indicate that repeated tDCS over the frontal lobe (0.2 mA, 2x20 min/day, 5 consecutive days) has antidepressant prope11ies and improves memory. Interestingly, tDCS increased precursor cell proliferation in the hippocampus, suggesting that tDCS may increase neurogenesis levels in this brain area. Lastly, tDCS decreased the behavioral and/or the molecular effects of nicotine, alcohol and cocaïne. For example, tDCS attenuated cocaine-induced Zif268 expression in specific corticostriatal circuits. Altogether, our findings provide pre-clinical evidence that tDCS cou Id be a beneficial adjunct treatment for several psychiatrie disorders. Our animal mode! will be useful to further investigate the mechanisms underlying the beneficial effects of tDCS on behavior.

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Ce travail de thèse a pour finalité de présenter différentes méthodologies pour l’analyse de réseaux à courant continue haut tension (HVDC). La théorie fondamentale de l‘analyse de sensitivité s’applique sur l’analyse des systèmes électriques de puissance dans les différentes étapes de la production et la transmission de l’énergie. Des outils de bases concernant cette théorie sont devenus populaires et très utilisés.En pratique, les facteurs de participation représentent un exemple de ces outils, utilisés depuis longtemps. Ils ont été proposés par (Perez-Arriaga et al., 1982). Le but des facteurs de participation est la réduction des modèles des systèmes ayant une dynamique particulière comme celle des systèmes électromécaniques. Aussi, les facteurs de participation sont utilisés pour comprendre les relations entre les variables d’état et les valeurs propres des systèmes. Nous présentons la théorie fondamentale de la sensitivité analytique dans laquelle les facteurs de participation sont basses. Pour une bonne compréhension de ces éléments de base de cette théorie, quelques exemples sont présentés. Nous présentons une formulation différente pour l’analyse par sensitivité paramétrique (Barrera Gallegos et al., 2016).Enfin, les deux méthodologies sur des exemples des réseaux HVDC. Notre comparaison permet d’exposer les limites de l’utilisation des facteurs de participation sur des réseaux HVDC.En conclusion, la nouvelle méthodologie est plus générale comparée aux facteurs de participation. Egalement, la nouvelle méthodologie, par sensitivité paramétrique, nous donne plus d’informations sur les caractéristiques dynamiques des réseaux HVDC. / The work presented in this thesis presents different methodology for parametric sensitivity of high voltage dc networks(HVDC).The fundamental theory of modal analysis has been applied for analysis of the power electrical systems in its different stages of production and transmission of energy. Tools derived from these fundamentals have become popular with its use. Among the tools used in dynamic analysis, participation factors have been used for a long time. Proposed by (Perez-Arriaga et al., 1982), they give a metric for relating states and eigenvalues of a system. The objective of the participation factors is to analyze systems with particular dynamics such as electromechanical systems. The participation factors is a tool that helps in the reduction of systems. Firstly, we present the fundaments of the sensitivity analysis upon which the participation factors are based on. The principle is illustrated with several examples.We propose a new formulation for sensitivity analysis using parametric sensitivity (Barrera Gallegos et al., 2016).In the latter, the application of participation factors and parametric sensitivity analysis is performed using HVDC networks. This comparison exposes the limitation of the participation factors for the general analysis of HVDC grids.In conclusion, the new methodology is a better and general alternative compared to traditional participation factors employed for analysis of HVDC grids. In addition, the new technique of parametric sensitivity produces several novel information related to the dynamic characteristics of the HVDC grid.