This research is focused on the multi-stress aging phenomena and lifetime estimation of 15 kV EPR cable. In order to gain the suitable parameters for the lifetime estimation, the aging study on the EPR cable samples as well as on the cable layers’ dielectrics samples was carried out at the High Voltage Laboratory of Mississippi State University. During the multi-stress aging study of 15 kV EPR cable samples, the EPR cable samples underwent electrical stress, thermal stress, and environmental effects. The aging time for the EPR cables varied from 650 hrs to 1300 hrs. An empirical aging model describing the cables’ lifetime was derived from the partial discharge measurements results. The aging study on the EPR cable layers’ dielectrics was achieved as well. The EPR insulation material samples were aged by combined electrical and thermal stress, while the material samples of inner semi-conducting layer, outer semi-conducting layer, and outer low-density polyethylene (LDPE) jacket were aged by thermal stress. The measurement data was used for the newly proposed lifetime estimation method. A new lifetime estimation method was introduced for the EPR cables. The method assumed that the failures of cables results from the expansion of voids/cavities initiated from the defects in the EPR insulation layer. The proposed lifetime estimation method applied the finite element method (FEM) to solve the electric field distribution inside the EPR cable with the existence of voids/cavities. The parameters were derived from the aging study on the EPR insulation material samples. Assuming the voids/cavities would expand in the direction of the maximum electric field stress, the lifetime of the EPR cables was then estimated through the iteration. The introduced method helped to establish a relationship between the aging study of insulation material samples and the aging of EPR cable samples, which was long missing in the past studies. It also provided a new way to assess the reliability of the EPR cable.

Les écosystèmes marins côtiers sont soumis à des pressions anthropiques et naturelles qui placent les organismes aquatiques dans des situations de multi-stress.Ce travail doctoral avait pour objectif d’évaluer l’impact et de mieux comprendre les mécanismes d’adaptation des premiers stades de vie de moule exposés à deux facteurs environnementaux majeurs : la pollution métallique et l’accroissement des températures des eaux marines côtières. Les effets induits par l’exposition à deux polluants métalliques modèles (Cu et Ag) et à un stress thermique modéré seuls ou en combinaison ont été évalués sur les stades précoces de développement de deux espèces de moule : Mytilus galloprovincialis et Mytilus edulis ainsi que leurs hybrides. Nos résultats montrent une augmentation significative du pourcentage de larves D ma lformées avec l’augmentation de la température. Par ailleurs, l’Ag apparaît significativement plus toxique que le Cu pour les larves. De plus,la toxicité des métaux s’accroit avec l’augmentation de la température. La coexposition aux métaux et à une température modérée augmente les activités enzymatiques antioxydantes de la catalase (CAT), de la superoxyde dismutase (SOD)et de la glutathion-S-transférase (GST) et accroît le contenu cellulaire en métallothionéines et la peroxydation lipidique. A une température plus élevée de 22 °C,une diminution significative des activités des enzymes antioxydantes est observée.Les dommages à l’ADN chez les larves-D de moule M. gallo provincialis ont été évalués à l’aide du test des comètes avec et sans traitement par la Formamidopyrimidine ADN glycosylase. L’exposition aux métaux et/ou à la température aaugmenté de manière significative les lésions de l’ADN sur les larves de moule,avec un effet plus accentué sur les dommages oxydatifs. Il a été montré également que le Cu et l’Ag sont accumulés différentiellement dans les larves en fonction de la température d’exposition. L’étude de l’expression par RT-qPCR de 18 gènes impliqués dans les défenses antioxydantes, la réparation de l’ADN, l’apoptose,la protéolyse, la transcription, les réponses au stress thermique et la détoxification métallique a été conduite chez les larves-D de moule M. galloprovincialis.En cas d’un stress thermique modéré, une tendance à la surexpression des gènes impliqués dans les défenses cellulaires est observée. Toutefois, en cas d’une coexposition métallique et thermique, les voies d’apoptose et d’altération cellulaires sont activées.Un plugin et une macro ont été développés pour le logiciel ImageJ afin d’évaluer et de caractériser le comportement de nage des larves D de M. galloprovincialis.Une augmentation significative de la vitesse maximale des larves-Davec l’augmentation de la température est observée sans que la vitesse moyenne soit affectée. En revanche, l’exposition au Cu et à l’Ag à 22 °C augmente significativement les vitesses moyenne et maximale des larves. En condition contrôle à18 °C, les larves suivent principalement des trajectoires rectilignes (88 %). Avec l’augmentation de la température et/ou l’exposition aux métaux, les trajectoires circulaires augmentent considérablement au détriment des trajectoires rectilignes.Ces modifications de comportement pourraient être liées d’une part à l’induction de malformations mais aussi à la modulation de l’activité neuronale. Ainsi, une augmentation significative de l’activité acétylcholine estérase (AChE) des larves a été observée suite à l’exposition à un gradient de températures et/ou aux métaux.Des larves D viables et normalement développées ont été obtenues par hybridation de M. galloprovincialis et M. edulis. Les larves de M. edulis apparaissent plus sensibles à la température que les larves de M. galloprovincialis. Aucune différence significative de sensibilité n’a été observée entre les moules hybrides et pures quelque soit le métal testé. (...) / Coastal marine ecosystems are subject to anthropogenic and natural pressures that place aquatic organisms in multi-stress situations. The aim of this doctoral work was to assess the impact and better understand the adaptation mechanisms of mussel early life stages exposed to two major environmental factors : metallic pollution and increasing temperatures in coastal marine waters. The effects induced by exposure to two model metal pollutants (Cu and Ag) and moderatethermal stress alone or in combination were evaluated on the early life stages of development of two mussel species : Mytilus galloprovincialis and Mytilus edulisas well as their hybrids. Our results show a significant increase in the percentageof malformed D-larvae with increasing temperature. Moreover, Ag is significantly more toxic than Cu for larvae. In addition, the toxicity of metals increases with increasing temperature. Co-exposure to metals and a moderate temperature increases the antioxidant activity of catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD)and glutathione-S-transferase (GST), and increases cellular content of metallothioneinsand lipid peroxidation. At a higher temperature of 22 °C, a significant decrease in the activities of the antioxidant enzymes is observed. DNA damage in M. galloprovincialis larvae was evaluated using the comet assay with and without Formamidopyrimidine DNA glycosylase treatment. Co-exposure to metals and/ortemperature increase significantly increased DNA lesions on mussel larvae, witha more pronounced effect on oxidative damage. It has also been shown that Cuand Ag are accumulated differently in the larvae as a function of the exposure temperature. The study of the gene expression by RT-qPCR of 18 genes involvedin antioxidant defenses, DNA repair, apoptosis, proteolysis, transcription, thermal stress and metal detoxification was conducted in D-larvae of M. galloprovincialis.Under moderate thermal stress, a tendency of over expression of the cell defense pathways is observed. However, in the case of metallic and thermal co-expositions, the pathways of apoptosis and cellular alteration are rather induced. A pluginand macro were developed for the evaluation and characterization of behavior oflarvae of M. galloprovincialis. A significant increase in the maximum speed of D larvaewith increasing temperature is observed without affecting the mean velocity. In contrast, exposure to Cu and Ag at 22 °C significantly increases average and maximum larval speed. Under controlled conditions at 18 °C, larvae mainly follow rectilinear trajectories (88 %). With increasing temperature and/or exposure to metals, circular trajectories increase considerably at the expense of rectilinear trajectories. These changes in behavior may be related to the induction of malformations but also to the modulation of neuronal activity. Thus, a significant increase in the acetylcholinesterase (AChE) activity of the larvae is observed following exposure to a temperature gradient and/or metals. Viable and normally developed D-larvae were obtained by hybridization of M. galloprovincialis and M.edulis. Larvae of M. edulis are more sensitive to temperature than larvae of M. galloprovincialis.No significant sensitivity differences between species are observed whatever the metal used. Moreover, the hybrid larvae from female M. galloprovincialis are more tolerant to the increase of temperature compared to the hybrid larvae issues from rom female of M. edulis.

Dans un contexte de changement climatique, la caractérisation des variétés de blé tendre en réponse à des évènements de sécheresse et de stress thermique est un des défis de l’agriculture. Cette thèse, issue d’un partenariat -public entre Arvalis-Institut du Végétal, Biogemma et l’INRA (Institut National de la Recherche Agronomique), avait pour but de développer des connaissances et des outils nécessaires à l’identification de variétés tolérantes à la sécheresse et au stress thermique et à la création de variétés répondant à cette exigence. Pour ce faire, nous avons analysé un panel de 220 variétés commerciales, génotypées avec 280K SNP et testées dans 35 environnements variés (combinaison d’année, lieu et régime hydrique), plus une expérimentation en conditions contrôlées où un stress thermique a été appliqué pendant le remplissage du grain. La complexité de l’étude de la tolérance à la sécheresse nous a conduit à présenter cette thèse en séparant, dans un premier temps, l’étude des stress hydriques et thermiques, puis de prospecter une méthode d’analyse multi-stress. Nous avons montré que même si la sélection a amélioré la performance des variétés en condition hydrique optimale, le progrès génétique doit être accéléré et mieux réparti en fonction des différents types de stress. Nous proposons pour cela plusieurs déterminants génétiques qui pourraient permettre un gain dans des environnements stressants. Nos résultats et méthodes sont discutés au regard des besoins en préconisation et amélioration variétale. Des pistes de recherche complémentaires et des améliorations ont aussi été suggérées. / In a context of climate change, the characterization of wheat varieties in response to drought and heat stress events is one of the major challenges of agriculture. This PhD thesis, resulting from a private-public partnership between Arvalis ‘Institut du Végétal’, Biogemma and INRA (“Institut National de la Recherche Agronomique”), aimed at providing necessary knowledge and tools to identify drought or heat-tolerant varieties and breed for varieties that meet these requirements. Analyses were conducted using a panel of 220 commercial varieties, genotyped with 280K SNP and tested in 35 environments (combination of year, location and water regime) and an experiment under controlled conditions where heat stress was applied during grain filling. The complexity of the study of drought and heat tolerance led us to present this thesis by first separating hydric and thermal stresses, and then to explore a multi-stress analysis method. Even if breeding has improved the performance of varieties under optimal water conditions, we showed that genetic progress must be accelerated and better distributed according to different stress scenarios. We propose several genetic determinants that could allow genetic gain in stressful environments. Our results and methods are discussed in view of the needs for varietal recommendation and improvement. Additional research strategies and methods improvements were also suggested.

Durant cette dernière décennie, plusieurs voies de régulation de l’homéostasie de différents ions ont été identifiées chez les plantes. Le croisement des données de la littérature révèle l’existence de connexions insoupçonnées entre ces différentes voies de régulation, limitant ainsi les perspectives d’apporter des solutions adaptées pour chaque élément. En effet, la carence ou l’excès en un seul élément cause une profonde perturbation de l’homéostasie des autres éléments associés. Un exemple frappant illustrant l’interconnexion entre l’homéostasie des ions est celui qui concerne le phosphate inorganique (Pi), le zinc (Zn) et le fer (Fe). Dans ce contexte, l’objectif de mon travail de thèse est de mieux comprendre les bases physiologiques et moléculaires de l’interaction entre le Pi, le Zn et le Fe chez les plantes. Trois plantes ont été utilisées dans ce travail : la plante modèle Arabidopsis thaliana, et deux plantes d’intérêt agronomique, la laitue (Lactuca sativa) et le riz (Oryza sativa L.). Chez la laitue, mes résultats montrent l’existence d’une base génétique pour la co-régulation de l’homéostasie du Pi et de celle du Zn chez les deux variétés de laitue utilisées, toute en y révélant un comportement contrasté. Chez le riz, j’ai prouvé également l’existence d'une base génétique pour les interactions non seulement entre les homéostasies du Pi, et celle du Zn et mais aussi avec celle du Fe, et j'ai démontré un rôle important du transporteur du Pi OsPHO1;1 dans ce processus. Enfin, en utilisant l’approche de génétique d’association, de nouveaux gènes impliqués dans les interactions homéostatiques Pi-Zn ont été caractérisés chez Arabidopsis. / Plants require a variety of elements for their basic biological functions. Interestingly, Transport, assimilation and utilization of these nutrients are not independent of another. However, the biological significance, molecular and genetic bases of these dependencies are not well understood. We use the over-accumulation of inorganic phosphate (Pi) in plants under zinc (Zn) deficiency as an example to dissect a fundamentally and agronomically important Pi-Zn interdependency in Lettuce, rice and Arabidopsis plants. We described the physiological and molecular basis of the interaction between Pi and Zn homeostasis. In Lettuce, we revealed a contrasting behavior between the two lettuce varieties in terms of the coregulation of Pi and Zn homeostasis. In rice, our data reveal coordination between pathways involved in Fe transport and PiZn signaling, which involves the OsPHO1; 1. In Arabidopsis, we discovred a new mecanism that plants use to gate defense and growth process in Pi-Zn dependant manner.

En intégrant cette étude dans un contexte d'écologie du stress, l'objectif général de cette thèse est d'une part d'évaluer l'exposition et les effets des éléments traces métalliques (ETMs)et du parasitisme chez le mulot sylvestre (apodemus sylvaticus) et d'autre part de contribuer au développement de marqueurs d'exposition et d'effets toxiques non létaux. Au cours de trois sessions de capture, des individus ont été collectés dur 30 sites localisés autour de l'ancienne fonderie de Metaleurop (Nord-Pas-de-Calais) les concentrations en Cd et Pb ont été mesurées dans les organes cibles (foie et reins) et dans les poils des mulots. différents biomarqueurs d'effets toxiques létaux et non létaux ont également été mesurés. Le nombre important de mulots prélevé (n=886) a permis d'étudier l'influence des caractéristiques individuelles (âge et sexe) et des caractéristique paysagères sur les réponses des biomarqueurs. Les résultats indiquent que les concentrations en ETMs des animaux vivants sur les sites les plus contaminés s'avèrent significativement plus importantes que celles mesurées sur les autres sites. En outre, plus de 25% des mulots provenant des sites des plis pollués présente des concentrations supérieures aux seuils toxiques et ont donc un risque accru de développer des pathologies (œdème, cancers). Par ailleurs, cette étude révèle également que ETMs chez le mulot est influencée par les caractéristiques, individuelles (âge et sexe), par l'occupation des sols et qu'elle varie en fonction de la session de capture. De plus, les résultats montrent que les concentrations ETMs [...] et les caractéristiques paysagères modulent les prévalences de certains parasites. En effet, la richesse parasitaire augmente chez les individus les plus exposés aux ETMs. Ces concentrations influencent également les différents biomarqueurs d'effets létaux [...] et non létaux [...]évalués. Ces résultats illustrent donc l'intérêt du développement de biomarqueurs on létaux pour l'évaluation des effets toxiques des ETMs les plus élevées présentent des atteintes au niveau individuel [...] et au niveau cellulaire [...] Cependant, étant donnés les effets potentiels de parasitisme sur la santé de la faune sauvage, les liens de causalité entre la présence d' ETMs et les atteintes observées sont discutables. Ce travail de thèse souligne l'intérêt des approches multi-stress dans le cadre de l'évaluation de la santé de la faune sauvage. / By integrating this study in a stess-ecology Framework, the aim of this thesis is to assess exposure and effects of trace metals (TMs) and parasitism on wood mouse[…] and to contribute to the development of non-lethal exposure and toxicity makers […].This study also reveals that the accumulations of the TMs in wood mice is influenced by individual characteristics […] and landscape features and varies according to the trapping session. In addition, results show that the concentrations of TMs […] and landscape characteristics modulate the prevalence of some parasites. […].However, given the potential effects of parasitism on animals’ health, the causal links between the presence of TMs and observed alterations are questionable. This work emphasizes the importance of multi-stress approaches on wildlife’s health assessment.