En unas palabras, el tema de esta tesis se podría resumir como: fenómenos varios en alta (pero finita) dimensión en teoría cuántica de la información. Dicho esto, sin embargo podemos dar algunos detalles de más. Empezando con la observación que la física cuántica ineludiblemente tiene que tratar con objetos de alta dimensión, se pueden seguir esencialmente dos caminos: o intentar reducir su estudio al de otros que tienen dimensión más baja, o intentar comprender qué tipo de comportamiento universal surge precisamente en este régimen. Aquí no elegimos cuál de estas dos posturas hay que adoptar, sino que oscilamos constantemente entre una y la otra. En la primera parte de este manuscrito (Capítulos 5 y 6), nuestro objetivo es reducir al mínimo posible la complejidad de ciertos procesos cuánticos, preservando sus características esenciales. Los dos tipos de procesos que nos interesan son canales cuánticos y medidas cuánticas. En ambos casos, la complejidad de una transformaci ón se cuantifica con el número de operadores necesarios para describir su acción, y la proximidad entre la transformación de origen y su aproximación se define por el hecho de que, cualquiera que sea el estado de entrada, los respectivos estados de salida deben ser suficientemente similares. Proponemos maneras universales de alcanzar nuestras metas de compresión de canales cuánticos y rarefacción de medidas cuánticas (basadas en construcciones aleatorias) y demostramos su optimalidad. En contrapartida, la segunda parte de este manuscrito (Capítulos 7, 8 y 9) se dedica específicamente al análisis de sistemos cuánticos de alta dimensión y sus rasgos típicos. El énfasis se pone sobre sistemos multipartidos y sus propiedades de entrelazamiento. En resumen, establecemos principalmente lo siguiente: cuando las dimensiones de los espacios subyacentes aumentan, es genérico para estados cuánticos multipartidos ser prácticamente indistinguible mediante observaciones locales, y es genérico para relajaciones de la noción de separabilidad ser burdas aproximaciones de ella. Desde un punto de vista técnico, estos resultados se derivan de estimaciones de promedio para supremosa de procesos gaussianos, combinadas con el fenómeno de concentración de la medida. En la tercera parte de este manuscrito (Capítulos 10 y 11), finalmente volvemos a una filosofía de reducción de dimensionalidad. Pero esta vez, nuestra estrategia es utilizar las simetrías inherentes a cada situación particular que consideramos para derivar una simplificación adecuada. Vinculamos de manera cuantitativa simetría por permutación y independencia, lo que nos permite establecer el comportamiento multiplicativo de varias cuantidades que ocurren en teoría cuántica de la información (funciones de soporte de conjuntos de estados, probabilidad de éxito en juegos multi-jugadores no locales etc.). La principal herramienta técnica que desarrollamos con este fin es un resultado de tipo de Finetti muy adaptable. / S'il fallait résumer le sujet de cette thèse en une expression, cela pourrait être quelque chose comme: phénomènes de grande dimension (mais néanmoins finie) en théorie quantique de l'information. Cela étant dit, essayons toutefois de développer brièvement. La physique quantique a inéluctablement afiaire à des objets de grande dimension. Partant de cette observation, il y a, en gros, deux stratégies qui peuvent être adoptées: ou bien essayer de ramener leur étude à celle de situations de plus petite dimension, ou bien essayer de comprendre quels sont les comportements universels précisément susceptibles d'émerger dans ce régime. Nous ne donnons ici notre préférence à aucune de ces deux attitudes, mais au contraire oscillons constamment entre l'une et l'autre. Notre but dans la première partie de ce manuscrit (Chapitres 5 et 6) est de réduire autant que possible la complexité de certains processus quantiques, tout en préservant, évidemment, leurs caractéristiques essentielles. Les deux types de processus auxquels nous nous intéressons sont les canaux quantiques et les mesures quantiques. Dans les deux cas, la complexité d'une transformation est mesurée par le nombre d'opérateurs nécessaires pour décrire son action, tandis que la proximité entre la transformation d'origine et son approximation est définie par le fait que, quel que soit l'état d'entrée, les deux états de sortie doivent être proches l'un de l'autre. Nous proposons des solutions universelles (basées sur des constructions aléatoires) à ces problèmes de compression de canaux quantiques et d'amenuisement de mesures quantiques, et nous prouvons leur optimalité. La deuxième partie de ce manuscrit (Chapitres 7, 8 et 9) est, au contraire, spécifiquement dédiée à l'analyse de systèmes quantiques de grande dimension et certains de leurs traits typiques. L'accent est mis sur les systèmes multi-partites et leurs propriétés ayant un lien avec l'intrication. Les principaux résultats auxquels nous aboutissons peuvent se résumer de la façon suivante: lorsque les dimensions des espaces sous-jacents augmentent, il est générique pour les états quantiques multi-partites d'être à peine distinguables par des observateurs locaux, et il est générique pour les relaxations de la notion de séparabilité d'en être des approximations très grossières. Sur le plan technique, ces assertions sont établies grâce à des estimations moyennes de suprema de processus gaussiens, combinées avec le phénomène de concentration de la mesure. Dans la troisième partie de ce manuscrit (Chapitres 10 et 11), nous revenons pour finir à notre état d'esprit de réduction de dimensionnalité. Cette fois pourtant, la stratégie est plutôt: pour chaque situation donnée, tenter d'utiliser au maximum les symétries qui lui sont inhérentes afin d'obtenir une simplification qui lui soit propre. En reliant de manière quantitative symétrie par permutation et indépendance, nous nous retrouvons en mesure de montrer le comportement multiplicatif de plusieurs quantités apparaissant en théorie quantique de l'information (fonctions de support d'ensembles d'états, probabilités de succès dans des jeux multi-joueurs non locaux etc.). L'outil principal que nous développons dans cette optique est un résultat de type de Finetti particulièrement malléable. / If a one-phrase summary of the subject of this thesis were required, it would be something like: miscellaneous large (but finite) dimensional phenomena in quantum information theory. That said, it could nonetheless be helpful to briefly elaborate. Starting from the observation that quantum physics unavoidably has to deal with high dimensional objects, basically two routes can be taken: either try and reduce their study to that of lower dimensional ones, or try and understand what kind of universal properties might precisely emerge in this regime. We actually do not choose which of these two attitudes to follow here, and rather oscillate between one and the other. In the first part of this manuscript, our aim is to reduce as much as possible the complexity of certain quantum processes, while of course still preserving their essential characteristics. The two types of processes we are interested in are quantum channels and quantum measurements. In both cases, complexity of a transformation is measured by the number of operators needed to describe its action, and proximity of the approximating transformation towards the original one is defined in terms of closeness between the two outputs, whatever the input. We propose universal ways of achieving our quantum channel compression and quantum measurement sparsification goals (based on random constructions) and prove their optimality. Oppositely, the second part of this manuscript is specifically dedicated to the analysis of high dimensional quantum systems and some of their typical features. Stress is put on multipartite systems and on entanglement-related properties of theirs. We essentially establish the following: as the dimensions of the underlying spaces grow, being barely distinguishable by local observers is a generic trait of multipartite quantum states, and being very rough approximations of separability itself is a generic trait of separability relaxations. On the technical side, these statements stem mainly from average estimates for suprema of Gaussian processes, combined with the concentration of measure phenomenon. In the third part of this manuscript, we eventually come back to a more dimensionality reduction state of mind. This time though, the strategy is to make use of the symmetries inherent to each particular situation we are looking at in order to derive a problem-dependent simplification. By quantitatively relating permutation-symmetry and independence, we are able to show the multiplicative behaviour of several quantities showing up in quantum information theory (such as support functions of sets of states, winning probabilities in multi-player non-local games etc.). The main tool we develop for that purpose is an adaptable de Finetti type result.

En este trabajo hemos investigado distintas posibilidades para aprovechar las tensiones almacenadas en los materiales nanoestructurados para obtener estructuras 3D auto-organizadas. En particular hemos estudiado el crecimiento epitaxial de puntos cuánticos auto-organizados de Ge sobre Si depositando una submonocapa de carbono antes del crecimiento de las islas de Ge. Empleando la microscopía de fuerza atómica combinada con difracción RHEED y técnicas ópticas como la dispersión Raman y la elipsometría, hemos llevado a cabo un estudio sistemático de la influencia de la interdifusión de Si y de la composición de la capa de mojado en la densidad y la morfología de las islas. Los resultados aportan evidencia experimental de un mecanismo de crecimiento cinéticamente limitado donde la movilidad de los adátomos de Ge se ve afectada por la interacción química entre C, Si, y Ge. Como resultado, presentamos un protocolo de crecimiento en dos etapas para manipular la topografía de las islas (densidad, forma y tamaño), útil para posibles aplicaciones en optoelectrónica. Hemos investigado el fenómeno de relajación de las tensiones elásticas cuando recubrimos las islas, un proceso necesario para la ingeniería de dispositivos que constan de multicapas de puntos cuánticos. También hemos analizado la evolución de nanoestructuras de Ge preparadas combinando el uso de nanoplantillas (nanostencils) con la técnica PLD, una estrategia que tiene mucho potencial para producir patrones de nanoestructuras semiconductoras para optoelectrónica. Además del crecimiento de islas 3D, hemos aplicado la ingeniería de capas tensadas para fabricar microtubos que se enrollan espontáneamente a partir de heteroestructuras tensadas de semiconductor. Mediante la espectroscopía Raman con resolución microscópica hemos conseguido medir las tensiones residuales, que se manifiestan en un cambio de la frecuencia de los fonones, comparando la señal colectada en la pared del tubo con el valor de referencia del material sin tensiones. Hemos desarrollado un modelo elástico para describir dicho cambio de frecuencia, lo que nos permite caracterizar la distribución de tensiones en el microtubo. Los resultados demuestran que la espectroscopía Raman es una potente técnica de diagnóstico del estado de tensión en dispositivos tipo MEMS. Hemos aplicado la tecnología de fabricación de microtubos enrollados para obtener un sensor bioquímico “lab-in-a-tube” óptico, donde se emplea la luz como sonda. Hemos fabricado microtubos de Si/SiOx integrados en un chip de Silicio y hemos evaluado sus propiedades como sensor refractométrico. Introduciendo una solución azucarada en el microtubo, se produce un cambio en el índice de refracción, que se manifiesta en un desplazamiento de las frecuencias de los modos ópticos de “whispering gallery”. Este prototipo demuestra que la integración de microtubos enrollados es un proceso de fabricación con mucho potencial para diseñar canales optofluídicos en dispositivos “lab-on-a-chip”. / In this work we explored different pathways to exploit the strain stored into nanoscale layers of materials as a driving force to self-assemble 3D structures. In particular, we have studied the epitaxial growth of self-assembled Ge quantum dots when a submonolayer of carbon is deposited prior to the growth of the dots. Using atomic-force microscopy combined with RHEED and optical techniques like Raman scattering and ellipsometry, we performed a systematic study of the role played by thermally activated Si interdiffusion and the composition of the wetting layer on dot density and morphology. The results give experimental evidence of a kinetically limited growth mechanism in which Ge adatom mobility is determined by chemical interactions among C, Si, and Ge. We suggest a two-stage growth procedure for fine-tuning the dot topography (density, shape and size), useful for possible optoelectronic applications. Moreover we investigated the dynamics of strain relaxation during the capping of islands, which is useful for engineering devices based on multistacks of quantum dots. We also analysed the evolution of Ge nanostructures grown by combining nanostenciling and pulsed laser deposition, as a promising approach for the parallel patterning of semiconductor nanostructures for optoelectronics. Apart from the growth of 3D islands, we applied strain-driven engineering to release rolled-up microtubes, obtained from strained semiconductor heterostructures. Through micro-Raman spectroscopy we were able to determine the residual strain, which results in a frequency shift of phonon modes measured on the tube as compared with reference unstrained material. We developed a simple elastic model to describe the measured phonon-frequency shifts, from which we estimate the strain status of the microtube. Results demonstrate the power of Raman spectroscopy as a diagnostic tool for engineering of strain-driven self-positioning microelectromechanical systems. We tested the potential application of this rolled-up nanotechnology to obtain a lab-in-a-tube device where light is used as a biochemical sensor. We fabricated rolled up microtubes consisting of Si/SiOx integrated on a Si chip and we analysed their properties to use them as a refractometric sensor. An aqueous sugar solution was inserted into the microtube, which leads to a change in refractive index and, as a result, to a detectable spectral shift of the whispering gallery modes. This prototype proved that the monolithic on-chip integration of strain-engineered microtubes is a promising approach to design optofluidic channels for lab-on-a-chip applications.

En 2003, Broto-Levi-Oliver van introduir el concepte de grup p-local finit, el qual és una generalització dels espais classificadors de grups finits p-completats. Més tard, els mateixos autors van introduir també el concepte de grup p-local compacte, el qual és una generalització dels espais classificadors de grups de Lie p-completats i dels grups p-compactes. Mentre que el concepte de grup p-local finit exòtic està clarament definit, en el cas compacte hi ha vàries famílies de grups que donen lloc a grups p-locals compactes, desdibuixant així la noció d'exoticitat. En aquesta tesi construim nous exemples de grups p-locals finits exòtics per a cada p >= 5. A més, demostrem que aquests nous exemples són simples en el sentit de que no contenen cap subsistema normal propi no trivial. Llavors, desenvolupem la teoria dels límits de sistemes de fusió. Demostrem que, per a tota família de sistemes de fusió satisfent certes propietats de compatibiliat, podem construir un sistema de fusió relacionat sobre un grup p-toral discret. A més, provem que aquesta construcció del límit coincideix amb el límit directe des d'un punt de vista categòric sota hipòtesis de saturació. Utilitzant els nous exemples de grups p-locals finits per a p >= 5, així com també altres famílies descobertes per Broto-Levi-Oliver i Díaz-Ruiz-Viruel, apliquem la construcció del límit per a obtenir dos nous exemples de sistemes de fusió sobre grups p-torals discrets per a cada p >= 5 i un nou exemple per a p = 3. Un cop tenim els nous sistemes de fusió, generalitzem un criteri de saturació conegut per a grups p-locals finits al cas compacte. Llavors, utilitzem aquest criteri per demostrar la saturació dels nous exemples que hem creat, donant lloc així a nous exemples de grups p-locals compactes. Finalment, demostrem que tant el nou exemple de grup 3-local compacte com els dous nous exemples de grups p-locals compactes per a p >= 5 no es poden realitzar amb grups de Lie compactes ni amb grups p-compactes. / In 2003, Broto-Levi-Oliver introduced the concept of p-local finite group, which is a generalization for p-completed classifying spaces of finite groups. Later, the same authors introduced also the notion of p-local compact group, which is a generalization for p-completed classifying spaces of compact Lie groups and p-compact groups. While the concept of exotic p-local finite group is clearly defined, in the compact case there are several families of groups which give rise to p-local compact groups, blurring this way the notion of exoticness. In this thesis we construct new examples of exotic p-local finite groups for every p >= 5. Moreover, we prove that these new examples are simple in the sense that they contain no proper nontrivial normal subsystems. Then, we develop the theory of limits of fusion systems. We prove that, for any family of fusion systems satisfying certain compatibility properties, we can construct a related fusion system over a discrete p-toral group. Moreover, we prove that this limit construction coincides with the direct limit from a categorical point of view under saturation hypothesis. Using the new examples of p-local finite groups for p >= 5, as well as other families of examples discovered by Broto-Levi-Oliver and Díaz-Ruiz-Viruel, we apply the limit construction to produce two new examples of fusion systems over discrete p-toral groups for each p >= 5 and one new example for p = 3. Once we have the new saturated fusion systems, we generalize a saturation criterion known for p-local finite groups to the compact case. Then, we use this criterion to prove the saturation of the new examples we have created, giving rise in this way to new examples of p-local compact groups. Finally, we prove that neither the new example of 3-local compact group nor the new two examples of p-local compact groups for p >= 5 can be realized by compact Lie groups or by p-compact groups.

En el treball que es presenta, es va realitzar un estudi retrospectiu analitzat les candidèmies diagnosticades al llarg de 15 anys en el servei de Microbiologia de l’Hospital de la Santa Creu i Sant Pau de Barcelona. S’avaluà la implicació de C. parapsilosis complex com agent causal de candidèmia, la seva distribució percentual segons les altres especies de Candida i en funció de l’edat del pacient, així com la seva evolució al llarg dels anys i la prevalença de les tres especies del complexa: C. parapsilosis sensu stricto, C. orthopsilosis i C. metapsilosis. Es va estudiar la seva sensibilitat enfront els nou antifúngics d’ús sistèmic actualment aprovats i es van analitzar els possibles mecanismes de resistència intrínseca i adquirida a les equinocandines. C. parapsilosis complex va resultar ser la segona espècie més freqüent causant de fungèmia (20%), davant de C. tropicalis (14,4%) i C. glabrata (11,7%) i només darrera de C. albicans (43,1%). Amb una incidència molt més elevada en els pacients pediàtrics (≤ 1 any: 66.7%; 2-14 anys: 50%). Durant aquest període, la seva incidència augmentà lleugerament (0,33%/any). Els estudis de sensibilitat van mostrar una excel·lent activitat dels 9 antifúngics avaluats enfront a la gran majoria dels aïllats, i només en el cas del itraconazol es detectà un percentatge considerable de soques no sensibles (23%). El percentatge de soques no sensibles a equinocandines fou baix (1,5%) i la caspofungina fou l‘equinocandina més eficaç enfront a C. parapsilosis. Per estudiar els mecanismes de resistència a les equinocandines, es van analitzar els gens FKS1 i FKS2, que codifiquen per la β-(1,3)-D-glucá sintetasa i es va analitzar la possible activació de respostes adaptatives enfront a l’acció de les equinocandines. Detectant-se una freqüència relativament baixa de mutacions adquirides en el gen FKS1 (11/78 aïllats) totes elles localitzades fora de la regió HS i cap en el gen FKS2. Només es va detectar una mutació (F1386S) en un dels 6 aïllats no sensibles a equinocandines, situada fora de les regions HS, que podria estar associada amb el fenotip de resistència a les equinocandines. El contingut basal de quitina de la paret cel·lular era molt similar en les soques sensibles (7,79%) i no sensibles (8,14%) a equinocandines, igual que en les tres espècies del complexa, però notablement superior al de la soca control de C. albicans (4,61%). La gran majoria d’aïllats van incrementar el contingut basal de quitina entre 1-3% després del tractament amb caspofungina, a excepció dels dos aïllats de C. parapsilosis amb major resistència a les equinocandines, que el van incrementar en un 7 i un 11%. Val a dir que aquests dos aïllats van ser els que mostraren els nivells basals de quitina més baixos i un d’ells va presentar la mutació F1386S. Tot això podria suggerir una resposta compensatòria d’increment en la producció de quitina, com a conseqüència de la inhibició de la síntesi del β-(1,3)-D-glucá causada per les equinocandines, que podria estar implicada en els mecanismes de resistència adquirida a aquests antifúngics. / En el trabajo que se presenta, se realizó un estudio retrospectivo analizando las candidemias diagnosticadas a lo largo de 15 años en el servicio de Microbiología del Hospital de la Santa Creu i Sant Pau de Barcelona. Se evaluó la implicación del complejo C. parapsilosis como agente causal de candidemia, su distribución porcentual según las otras especies de Candida y en función de la edad del paciente, así como su evolución a lo largo de los años y la prevalencia de las tres especies del complejo: C. parapsilosis sensu stricto, C. orthopsilosis y C. metapsilosis. Se estudió su sensibilidad frente a los nueve antifúngicos de uso sistémico actualmente aprobados y se analizaron los posibles mecanismos de resistencia intrínseca y adquirida a las equinocandinas. C. parapsilosis complex resultó ser la segunda especie más frecuente causante de fungemia (20%), delante de C. tropicalis (14,4%) y C. glabrata (11,7%) y solo detrás de C. albicans (43,1%). Con una incidencia mucho más elevada en los pacientes pediátricos (≤ 1 año: 66.7%; 2-14 años: 50%). Durante este periodo, su incidencia aumentó ligeramente (0,33%/año). Los estudios de sensibilidad mostraron una excelente actividad de los 9 antifúngicos evaluados frente a la gran mayoría de los aislados, y solo en el caso del itraconazol se detectó un porcentaje considerable de cepas no sensibles (23%). El porcentaje de cepas no sensibles a equinocandinas fue bajo (1,5%) y la caspofungina fue la equinocandina más eficaz frente a C. parapsilosis. Para estudiar los mecanismos de resistencia a las equinocandinas, se analizaron los genes FKS1 y FKS2, que codifican para la β-(1,3)-D-glucano sintetasa y se analizó la posible activación de respuestas adaptativas frente a la acción de las equinocandinas. Detectándose una frecuencia relativamente baja de mutaciones adquiridas en el gen FKS1 (11/78 aislados) todas ellas localizadas fuera de la región HS y ninguna en el gen FKS2. Solo se detectó una mutación (F1386S) en uno de los 6 aislados no sensibles a las equinocandinas, fuera de las regiones HS, que podría estar asociada con el fenotipo de resistencia a las equinocandinas. El contenido basal de quitina de la pared celular era muy similar en las cepas sensibles (7,79%) y no sensibles (8,14%) a equinocandinas, al igual que en las tres especies del complejo, pero notablemente superior al de la cepa control de C. albicans (4,61%). La gran mayoría de aislados incrementaron el contenido basal de quitina entre 1-3% después del tratamiento con caspofungina, a excepción de los dos aislados de C. parapsilosis con mayor resistencia a las equinocandinas, que lo incrementaron en un 7 y un 11%. Cabe decir que estos dos aislados fueron los que mostraron los niveles basales de quitina más bajos y uno de ellos presentó la mutación F1386S. Todo esto, podría sugerir una respuesta compensatoria de incremento en la producción de quitina, como consecuencia de la inhibición de la síntesis del β-(1,3)-D-glucano causada por las equinocandinas, que podría estar implicada en los mecanismos de resistencia adquirida a estos antifúngicos. / In the study presented, a retrospective study was carried out in which the diagnosed candidemias were analysed over a 15-year period in the Microbiology Service of the Hospital de la Santa Creu i Sant Pau in Barcelona. The implication of C. parapsilosis complex as a causal agent of candidemia was evaluated, and also their percentage distribution according to other Candida species and their prevalence according to patient's age, as well as their evolution over the years and the prevalence of the three species comprising the complex: C. parapsilosis sensu stricto, C. orthopsilosis and C. metapsilosis. The susceptibility of C. parapsilosis to the nine antifungal approved systemic agents and their possible resistance mechanism, both intrinsic and acquired, to echinocandins was also studied. C. parapsilosis complex was the second most common species causing fungemia (20%), ahead of C. tropicalis (14.4%) and C. glabrata (11.7%) and only behind C. albicans (43.1%). A much higher incidence is shown in paediatric patients (≤ 1 year: 66.7%; 2-14 year: 50%). During this period its incidence increased slightly over the years (0.33% per year). The susceptibility studies showed an excellent activity of the 9 antifungal agents tested against almost all the isolates, and only in the case of itraconazole, a considerably percentage of non-susceptible strains (23%) was detected. The percentage of echinocandin non-susceptible strains was low (1.5%) and caspofungin was the most active echinocandin against C. parapsilosis. To study the resistance mechanism against echinocandins, the FKS1 and FKS2 genes were analysed, which codify for the β-(1,3)-D-glucan synthase and the possible activation of adaptive responses against the action of echinocandins was also analysed. A relative low frequency of acquired mutations in the FKS1 (11/78 isolates) was detected, being all mutations detected outside HS regions and no mutations were identified in the FKS2 gene. Only a single mutation (F1386S) in 1 out 6 non-susceptible isolates was identified, outside the HS regions, which may be associated with the phenotype resistant to echinocandins. The basal chitin content of the cell wall was very similar among the echinocandin susceptible (7.79%) and non-susceptible (8.14%) C. parapsilosis isolates, as well as among the 3 species of the complex: C. parapsilosis (7.96%), C. orthopsilosis (9.42%) and C. metapsilosis (9.53%). However all these values were significantly higher that those determined in the C. albicans control strains (4.61%). The vast majority of the strains increased their basal chitin content between 1% to 3%, after a treatment with caspofungin, with the exception of the two echinocandin resistant C. parapsilosis isolates that increased their chitin content by 7% and 11%. Of note is that these two isolates were the ones that showed the lowest basal chitin content and moreover, one of them showed the F1386S mutation. These results may suggest that a compensatory increase in the chitin production, as a consequence of the inhibition in the synthesis of β-(1,3)-D-glucan caused by echinocandins, could be implied in the acquired resistance to these antifungal agents.

Aquesta tesi tracta el desenvolupament de detectors de silici de tecnologia avançada per experiments de Física d'Altes Energies (HEP en anglès). La mida dels detectors de silici per determinar traces en experiments de HEP ha de disminuïr per millorar la resolució espacial en les mesures i millorar l'ocupancia en l'electrònica. Els experiments al CERN hauran de funcionar amb fluencies de fins a 2·10 16 n eq 1cm2 , i els detectors de silici més petits tindran menys atrapament de les parelles electró-forat generats al volum, que porta a un millor comportament sota un medi amb alts nivells de radiació. Aquesta tesi estudia detectors de silici fabricats al CNM-Barcelona per aplicacions de HEP amb dos tipus d'arquitectura nou: 3D i detectors d'allau amb guany moderat (LGAD en anglès). Els detectors 3D afavoreixen la reducció de la mida de la regió buidada dins del detector i permet treballar a voltatges més baixos, mentres que els detectors LGAD tenen guany intern que incrementa la senyal col·leccionada amb un mecanisme de multiplicació. El capítol 1 introdueix els detectors de silici aplicats a HEP. Els capítols 2 i 3 exploren els dissenys de detectors 3D de silici fabricats al CNM-Barcelona. Els detectors 3D de silici van ser introduïts per primera vegada a un experiment de HEP durant el 2013 per una nova capa del experiment ATLAS, la Insertable B-Layer (IBL), i alguns d'aquests detectors han sigut caracteritzats durant aquest treball. Actualment, detectors 3D de silici amb dimensions de píxel més petites seran operatius per noves posades a punt de l'ATLAS, i aquests detectors s'han simulat en aquest treball. El capítol 4 està dedicat a detectors LGAD segmentats i fabricats en oblies epitaxials amb la intenció de disminuïr el gruix dels detectors i augmentar la càrrega col·leccionada amb el mecanisme de multiplicació. Aquesta tesi mostra simulacions tecnològiques, el procés de fabricació, simulació elèctrica i caracterització elèctrica i de càrrega d'aquests detectors. / This thesis presents the development of advanced silicon technology detectors fabricated at CNM-Barcelona for High Energy Physics (HEP) experiments. The pixel size of the tracking silicon detectors for the upgrade of the HL-LHC will have to decrease in size in order to enhance the resolution in position for the measurements and they need to have better occupancy for the electronics. The future experiments at CERN will cope with fluences up to 2·10 16 n eq 1cm2 , and the smaller 3D silicon detectors will have less trapping of the electron-holes generated in the bulk leading to a better performance under high radiation environment. This thesis studies silicon detectors fabricated at CNM-Barcelona applied to HEP experiments with two different kinds of novel projects: 3D and Low Gain Avalanche Detectors (LGAD). The 3D detectors make it possible to reduce the size of the depleted region inside the detector and to work at lower voltages, whereas the LGAD detectors have an intrinsic gain which increase the collected signal with a multiplication mechanism. Chapter 1 introduces the silicon detectors applied to HEP experiments. Chapters 2 and 3 explore the new designs for 3D silicon detectors fabricated at CNM-Barcelona. 3D silicon detectors were first introduced in a HEP experiment in 2013 for a new ATLAS layer, the Insertable B layer (IBL), and some of them are characterized in this work. Now, it is expected that 3D silicon detectors with smaller pixel size will be operative for the next ATLAS upgrade, and they are also simulated in this thesis. Chapter 4 is devoted to segmented LGAD detectors fabricated on epitaxial wafer with the intention to decrease the thickness of the detector and increase the charge collected with the multiplication mechanism. This thesis shows technological simulations, fabrication process, electrical simulations and electrical and charge characterization of those devices.

Al voltant d‘unes 1.400 espècies del gènere Culicoides Latreille, 1809 (Diptera: Ceratopogonidae) s’han descrit a nivell mundial, algunes de les quals són conegudes com a transmissores de protozous, filàries i virus que poden afectar tant a humans com a animals domèstics i/o salvatges. El virus de la Llengua Blava i el recent descobert virus Schmallenberg són responsables de malalties infeccioses no contagioses, detectades en remugants domèstics i salvatges, transmeses per espècies del gènere Culicoides. Al llarg d’aquesta tesi doctoral podem diferenciar dos eixos de recerca que ens permeten millorar en el coneixement de la epidemiologia de les malalties de la Llengua Blava (LB) i Schmallenberg (SB). El primer eix de recerca proporciona una millora en el coneixement de la diversitat, morfologia i distribució de les espècies de Culicoides a la Península Ibèrica. Les dades obtingudes a través de la morfologia i la seqüenciació del ADN ens han permès detectar la presència de 26 espècies no identificades prèviament a l’àrea d’estudi. En aquesta àrea dues zones ecològiques s’han pogut diferenciar, la zona del nord amb espècies amb distribució típica del nord paleàritc europeu, i la zona del sud amb espècies amb una distribució típica del sud paleàrtic. Un anàlisi concís de les característiques morfològiques i les seqüències d’ADN es va realitzar als individus pertanyents als grups Pulicaris i Punctatus. Els resultats obtinguts revelen la presència de dues noves espècies dins el subgènere Culicoides: C. cryptipulicaris i C. quasipulicaris, ambues espècies es troben estretament relacionades filogenèticament a altres espècies de Culicoides que actuen com a vectors de malalties a Europa. El segon eix de recerca està dirigit a caracteritzar les comunitats de Culcioides presents a diverses àrees naturals habitades per diferents espècies de remugants salvatges localitzades al llarg de la Península Ibèrica. Els resultats mostren que a escala local, la presència de les principals espècies vectores dels virus de la LB i SB en les àrees de remugants salvatges coincideix amb la de les granges sentinella properes. Les dades suggereixen que aquestes espècies podrien tenir un paper destacat com a vectors pont de diferents patògens entre remugants domèstics i salvatges. Els resultats donarien suport a la hipòtesi de que els remugants salvatges podrien actuar com a reservori de la LB i SB, i posteriorment estar involucrats en la reintroducció d’aquestes malalties a les granges de remugants domèstics. En aquest context, és essencial el coneixement precís dels hàbits alimentaris de les comunitats de Culicoides en contacte amb remugants salvatges. / Around 1,400 species of biting midges of the genus Culicoides Latreille, 1809 (Diptera: Ceratopogonidae), have been described in the world, some of these are well known transmitters of protozoa, filarial worms and viruses that affect humans and domestic and/or wild animals. The Bluetongue virus (BTV) and the recently emerged Schmallenberg virus (SBV) are responsible of important infectious, non-contagious, insect-borne viral diseases found in domestic and wild ruminants and transmitted by Culicoides spp. Two research axes are distinguished in the doctoral thesis to improve our comprehension on the epidemiology of Bluetongue (BT) and Schmallenberg (SB) diseases. The first research axe provides an improvement on the knowledge of the diversity, morphology and distribution of Culicoides species in the Iberian Peninsula. Data derived from morphology and sequencing allowed to detect the presence of 26 species not recorded previously in the surveillance area. Two eco-zones were detected in the region; the northern had species with typical northern Palaearctic European distribution whereas the southern one had species with typical southern Palaearctic distribution. A concise analysis of morphological traits and DNA sequencing was performed on specimens of the Pulicaris and Punctatus groups. Results revealed the presence of two new species in the subgenus Culicoides: C. cryptipulicaris and C. quasipulicaris, both species phylogenetically closely related to other Culicoides acting as diseases-vectors in Europe. The second research axe aimed at characterizing Culicoides midge communities in natural ecosystems inhabited by different wild ruminants along the Iberian Peninsula. The results showed that at a local scale, the presence of major BTV and SBV vector species in areas with wild ruminants was coincident with that of the nearest sentinel farms. Data suggested certain species could play a prominent role as bridge vectors for different pathogens between wild and domestic ruminants. Results support the hypothesis that wild ruminants act as reservoir for BT and SB, and could eventually be involved in the reintroduction of such diseases into livestock farms. In this context, it is essential to define precisely the bloodfeeding behaviour of Culicoides communities in contact with wild ruminants.

El terme infeccions de transmissió sexual (ITS) inclou una sèrie de síndromes causats per agents patògens que poden ser adquirits mitjançant l'activitat sexual am un augment de la seva als últims anys. Sota el concepte d'ITS s'agrupen tant les malalties venèries clàssiques (uretritis, sífilis, chancroide i limfogranuloma veneri) i aquelles en què la via sexual no és l'únic (hepatitis B i C, l'amebiasis intestinal en HSH, la infecció per virus de la immunodeficiència humana (VIH) i algunes parasitosis). Els patògens més importants engloben Neisseria gonorrhoeae, Chlamydia trachomatis, Treponema pallidum, Trichomonas vaginalis, VIH i altres microorganismes emergents com el Mycoplasma genitalium, Mycoplasma hominis, Ureaplasma urealyticum i Ureaplasma parvum. El correcte diagnòstic de les ITS té importància tant com a problema de salut pública com per les complicacions que poden produir en aquells pacients no diagnosticats. A la pràctica clínica moltes vegades les ITS són diagnosticades sindrómicament bé per no disposar de proves sensibles, bé per la manca en alguns laboratoris d'aquestes eines. La Tesi té 3 objectius principals que s'han abordat en tres articles diferents. El primer objectiu és l'avaluació d'una tècnica de avidesa per a la identificació d'infecció recent pel VIH 1 utilitzant un immunoassaig automatitzat de quimioluminiscència (QLIA). RITA de l'anglès Recent Infection Testing Algorithm és un nom genèric per a una sèrie de tècniques de laboratori que distingeixen la infecció recent pel VIH. L'estudi indica que l'assaig d'avidesa avaluat és un mètode fiable per identificar infeccions recents per VIH-1 i podria ser utilitzat dins un algoritme RITA per estimar la incidència d'infecció per VIH-1 en la població. El segon objectiu de la Tesi va ser descriure la utilitat d'una tècnica automatitzada Vitros Syphilis TPA (assaig treponèmic per QLIA) per fer el diagnòstic de la sífilis comparant-lo amb tècniques de enzimoimmunoanàlisi, així com a primer pas de el nou algoritme revers de la sífilis en relació a les proves clàssiques, Rapid Plasma Reagin (RPR) i Treponema Pallidum hemagglutination assay (TPHA). Aquesta tècnica permet actuar com a tècnica de cribratge en laboratoris amb alta càrrega de treball gràcies al seu alt valor predictiu negatiu. Per completar l'estudi de les ITS, el tercer objectiu de la Tesi va ser estudiar i avaluar una nova tècnica de biologia molecular mitjançant PCR multiplex, a partir de diferents tipus de mostres provinents de poblacions seleccionades i estudiades prèviament per altres tècniques. Aquest mètode permetria detectar a partir d'una sola mostra, set diferents agents causals d'ITS (Neisseria gonorrhoeae, Chlamydia trachomatis, Trichomonas vaginalis, Ureaplasma urealyticum, Ureaplasma parvum, Mycoplasma hominis i Mycoplasma genitalium). Les dades obtingudes de sensibilitat, especificitat i valors predictius al comparar-los amb les tècniques convencionals utilitzades en el nostre laboratori van ser molt bons, permetent per tant, l'adopció d'aquests mètodes com a tècnica per al diagnòstic de les MTS. Un altre punt fort va ser la possibilitat de detecció de Ureaplasma urealyticum, Ureaplasma parvum, Mycoplasma hominis i Mycoplasma genitalium. La seva controvertida detecció, sobretot dels tres primers, encara avui, presenta algunes ombres que esperem poder aclarir a mesura que anem coneixent. Les noves tècniques moleculars i immunològiques avaluades en aquesta Tesi han resultat útils per a la detecció d'agents causals d'ITS. En general, els assajos de PCR són molt sensibles i específics en comparació amb altres tècniques com els cultius. D'altra banda, la introducció d'estratègies basades en PCR múltiples permetria identificar pacients amb coinfeccions i també explicar errors en tractaments. / The term sexually transmitted infections (STIs) includes a number of syndromes caused by pathogens that can be acquired through sexual activity with a high incidence in recent years. Under the concept of STI are grouped both classical venereal diseases (urethritis, syphilis, chancroid and lymphogranuloma venereum) and others with different ways of transmission (hepatitis B and C, MSM intestinal amebiasis, infection with human immunodeficiency virus (HIV) and some parasites). Encompass the most important pathogens Neisseria gonorrhoeae, Chlamydia trachomatis, Treponema pallidum, Trichomonas vaginalis, HIV and other emerging organisms like Mycoplasma genitalium, Mycoplasma hominis, Ureaplasma urealyticum and Ureaplasma parvum. The correct diagnosis of STIs is important for public health problem and because the complications that can occur in patients undiagnosed. In clinical practice often STIs have a syndromeic diagnosis, sometiems by the lack of sensitive of the diagnostic tests employed or by the lack of these tools in some laboratories. The Thesis has three main objectives that have been addressed in three different articles. The first objective is to evaluate an avidity technique to identifying recent infection by HIV 1 using an automated chemiluminescence immunoassay (QLIA). Recent Infection Testing Algorithm (RITA) is a generic name for a variety of laboratory techniques that distinguish the recent HIV acquisition. The study indicates that the test is a reliable method to identify recent HIV-1 infection and could be used in a RITA algorithm to estimate the incidence of HIV-1 infection in the population. The second objective of the Thesis was to describe the use of an automated technical VITROS Syphilis TPA (treponemal QLIA assay) for diagnosis of syphilis compared to other enzymeimmunoassays, as well as the classic reaginic test, and its use as a first step in the new reverse algorithm comparing with the classic Rapid Plasma Reagin (RPR) with subsequent confirmation with Treponema Pallidum hemagglutination assay (TPHA). The easy use of this automatic system can be implemented as a screening test in laboratories with high workload due to its high negative predictive value. To complete the study of STIs, the third aim of the Thesis was to study and evaluate a new biology molecular technique using PCR multiplex with different types of samples from selected populations previously studied by other techniques. This method allows the detection of seven major pathogens of STI (Neisseria gonorrhoeae, Chlamydia trachomatis, Trichomonas vaginalis, Ureaplasma urealyticum, Ureaplasma parvum, Mycoplasma hominis and Mycoplasma genitalium) from a single sample. The data obtained were compared with the conventional methods performed in our laboratory. The sensitivity, specificity and predictive values obtained were highly significant, allowing the adoption of this technique for the diagnosis of STIs. Another objective was the ability to detect Ureaplasma urealyticum, Ureaplasma parvum, Mycoplasma hominis and Mycoplasma genitalium. His controversial presence, still presents some shadows that hopefully we can clarify as we know them. New molecular and immunological techniques evaluated in this Thesis have been useful for detecting causative agents of STI. In general, PCR assays are highly sensitive and specific when compared with other techniques such culture or wet mounts examinations. Furthermore, the introduction of multiple PCR based strategies would identify patients with coinfections and also explain failures in treatments.

La fabricación ascendente de nanoestructuras supramoleculares definidas es clave para el desarrollo de nuevos materiales funcionales basados en sistemas autoensamblados. En este marco, los liposomas son algunos de los nanoobjetos autoensamblados más estudiados desde su descubrimiento fortuito en 1964. Estos sistemas se describen como vesículas, formadas por fosfolípidos, compuestas de una o más bicapas lipídicas concéntricas que rodean compartimentos acuosos. Los liposomas están ampliamente reconocidos como portadores farmacéuticos debido a su biocompatibilidad, biodegradabilidad y baja toxicidad. Actualmente estas nanoestructuras se utilizan en uso clínico para una variedad de indicaciones contra el cáncer, enfermedades inflamatorias y dermatológicas, y en diversos tipos de vacunas. A pesar de su versatilidad y biocompatibilidad, el traslado a uso clínico de formulaciones liposomales está obstaculizado por la tendencia a agregación que tienen estos sistemas lipídicos autoensamblados y por su bajo grado de homogeneidad estructural, atributos críticos de calidad con un alto impacto en las propiedades farmacológicas. Los liposomas corresponden a estados metaestables cinéticamente atrapados, que se forman por el aporte de energía externa a una fase lamelar plana (por ejemplo, sonicación o filtración mecánica). La estabilidad de estas estructuras está cinéticamente limitada debido a que sus componentes lipídicos son muy insolubles, y por lo tanto, las fase lamelar plana colapsada es el estado de equilibrio de la agregación. Además, los liposomas sufren alteraciones químicas y físicas, que acortan su vida útil y limitan, como consecuencia, la estabilidad y las condiciones de almacenamiento de los fármacos. Debido a estas condiciones especiales de preparación y almacenamiento, junto con el elevado precio de los fosfolípidos, existe un gran interés en la búsqueda de nuevos componentes que se autoensamblen en vesículas estables y que cumplan los estándares de calidad requeridos en formulaciones farmacéuticas. El uso de surfactantes, como moléculas sustitutas más económicas y más estables que los fosfolípidos, ha surgido como una opción muy interesante para la producción industrial de los sistemas vesiculares en aplicaciones farmacéuticas y cosméticas. Además, se ha demostrado que el uso de colesterol en muchas formulaciones vesiculares, ayuda a modular la fluidez de la bicapa, reducir las fugas y mejorar la eficiencia de encapsulación (EE) de los fármacos. Por lo tanto, en la búsqueda de nuevas formulaciones de vesículas estables no liposomales, es muy interesante la formación de vesículas basadas en colesterol. En este marco, el grupo Nanomol descubrió la formación de unas nuevas nanovesículas utilizando mezclas acuosas de colesterol y bromuro de hexadeciltrimetilamonio (CTAB), un surfactante catiónico. Esta formación vesicular se logró mediante una tecnología basada en fluidos comprimidos, el método DELOS-SUSP. Es importante destacar que ninguno de los componentes individuales que forman estas nuevas nanovesículas se autoensamblan para formar estructuras vesiculares, ya que en agua los esteroles insolubles forman cristales y los surfactantes de amonio cuaternario forman micelas. En vista de la alta estabilidad que estas vesículas supramoleculares basadas en colesterol mostraron, esta Tesis se ha dedicado al estudio profundo del fenómeno de autoensamblaje y del comportamiento de fases relacionado con estas nuevas nanoestructuras. Hemos reportado la capacidad de surfactantes iónicos y colesterol para autoensamblarse conjuntamente formando en medios acuosos bicapas cerradas, que hemos nombrado quatsomes. Hemos investigado estas nanovesículas no liposomales a diferentes niveles, desde su formación hasta sus aplicaciones. Además, hemos estudiado la formación de otras estructuras supramoleculares basadas en colesterol, con morfología no vesicular, por el proceso DELOS-SUSP. Por lo tanto, esta Tesis contribuye a mejorar el conocimiento de las organizaciones supramoleculares basadas en colesterol y demuestra el enorme potencial de las metodologías basadas en fluidos comprimidos para la producción de nanoestructuras coloidales autoensambladas estables con un alto contenido de colesterol. / The bottom-up fabrication of defined supramolecular nanostructures is key to the development of novel functional materials based on self-assembling systems. In this regard, liposomes are among the most studied self-assembled nanoobjects since their serendipitous discovery in 1964. They are defined as phospholipid vesicles consisting of one or more concentric lipid bilayers surrounding aqueous compartments. Liposomes are well recognized as pharmaceutical carriers because of their biocompatibility, biodegradability and low toxicity. They constitute one of the most successfully translated delivery systems that are currently in clinical use for a variety of indications against cancer, inflammatory and dermatological diseases, and in various types of vaccines. Despite their versatility and biocompatibility, the translation to the clinic of liposomal formulations could be hindered by the tendency of these lipid self-assemblies to aggregate and by their low degree of structural homogeneity, which are critical quality attributes with a major impact on the pharmacological properties. Liposomes correspond to metastable kinetically trapped states, which are formed by the input of external energy on a planar lamellar phase (e.g., sonication or mechanical filtration). The stability of these structures is kinetically limited because their lipid building blocks are highly insoluble, and therefore, the collapsed planar lamellar is the equilibrium state of aggregation. Additionally, liposomes suffer chemical and physical alterations, which shorten their shelf-life and limit, as a consequence, drug stability and conditions of storage. Due to these special conditions of preparation and storage together with the elevated price of phospholipids, there is a great interest in finding nonphospholipid building blocks or tectons, which self-assemble into stable vesicles and which satisfy the quality standards required in pharmaceutical formulations. The use of surfactants as cheaper and more stable substitutive molecules than phospholipids has emerged as a really interesting choice for the industrial production of vesicular systems in pharmaceutical and cosmetic applications. Besides, it has been proved that the use of cholesterol in many vesicle formulations helps to modulate the bilayer fluidity, to reduce the leakage, and to enhance the encapsulation efficiency (EE) of drugs. Therefore in the finding of stable non-liposomal vesicle-like assemblies, it is considerably interesting the formation of cholesterol-based supramolecular vesicles. Within this framework, Nanomol group discovered the formation of novel stable non-liposomal nanovesicles using aqueous mixtures of cholesterol and hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB), a cationic surfactant. This vesicle formation was achieved by a compressed fluid (CF)-based technology, the DELOS-SUSP method. It is noteworthy that none of the individual components of these novel nanovesicles self-assemble to form vesicular structures, since in water the insoluble sterol species form crystals and quaternary ammonium surfactants form micelles. In view of the high stability that these cholesterol-based supramolecular vesicles exhibited, this Thesis has been devoted to deep study the self-assembling phenomena and phase behavior related to these new nanostructures. We have reported on the ability of ionic surfactants and cholesterol to self-assemble forming stable amphiphilic building-blocks with the appropriate structural characteristics to form, in aqueous phases, closed bilayers, which we named quatsomes. We have investigated these novel non-liposomal nanovesicles at different levels, from their formation up to their applications. Furthermore, we have also studied the formation of other cholesterol-based supramolecular assemblies with non-vesicular morphology by the DELOS-SUSP process. This Thesis therefore contributes to improve the knowledge about cholesterol-based supramolecular assemblies and demonstrates the enormous potential of CF-based methodologies for the production of stable self-assembled colloidal nanostructures with high content of cholesterol.

En animales de laboratorio, la exposición previa a estímulos estresantes de naturaleza emocional suele inducir una reducción de algunas respuestas de estrés cuando los animales son re-expuestos al mismo estímulo, mientras que generalmente da lugar a respuestas normales o acentuadas (sensibilización cruzada) frente a un estímulo estresante diferente (heterotípico). En las últimas décadas ha habido un creciente interés por los procesos de sensibilización ya que se postula que están en gran medida implicados en la aparición de un número considerable de alteraciones fisiológicas y psicopatologías, incluyendo desordenes gastrointestinales, dolor crónico, trastorno por estrés post-traumático (PTSD), psicosis o adicción, entre otras. La presente tesis se ha centrado en el estudio de las características de los estímulos estresantes que contribuyen a la inducción y la expresión de la sensibilización cruzada inducida por una única exposición al estrés, así como la exploración de posibles mecanismos implicados en el proceso. Para ello, hemos utilizado ratas macho adultas como sujetos experimentales y se ha valorado la actividad del eje hipotalámico-hipofisario-adrenal (HPA) y aspectos conductuales relacionados con actividad/exploración y ansiedad. Nuestros resultados muestran que una sola exposición a un estímulo estresante de elevada intensidad (inmovilización en planchas, IMO) induce una sensibilización de la respuesta del eje HPA a ambientes nuevos y un incremento en la ansiedad, evaluada mediante el laberinto elevado en cruz (EPM), que son observables durante la semana posterior a la IMO pero no a los diez días. No obstante, la sobreimposición de una sesión breve de choques eléctricos (FS) justo antes del EPM incrementa notablemente la ansiedad en los animales previamente expuestos a una IMO diez días antes, sin afectar a los animales sin experiencia previa con la IMO. Estos datos indican que una sola IMO causa un estado de sensibilización endocrina y conductual a nuevas situaciones de estrés, siendo el efecto más duradero a nivel conductual. Ni la inhibición de la síntesis de glucocorticoides, ni la administración de antagonistas de los receptores de glucocorticoides o del receptor CRHR1 antes de la IMO afectaron a los efectos de la IMO sobre la conducta o a la sensibilización del eje HPA en respuesta a un ambiente nuevo al día siguiente, sugiriendo que ni los glucocorticoides ni los CRHR1 juegan un papel relevante. La comparación de la exposición a la IMO con la exposición a otros estímulos que difieren en intensidad (choques eléctricos y natación forzada), pone de manifiesto que la sensibilización del eje HPA en respuesta a un ambiente nuevo es directamente proporcional a la intensidad del estímulo inductor. Aunque una breve exposición a la IMO es suficiente para inducir sensibilización cruzada del eje HPA, el grado de sensibilización es mayor y más duradero cuanto más prolongada es la exposición a la IMO. Finalmente, demostramos que la sensibilización cruzada del eje HPA tras una exposición previa a la IMO es más evidente cuando el estímulo estresante heterotípico es de menos intensidad, aunque es mucho más crítica la duración de la exposición al estímulo heterotípico, de tal manera que ésta es máxima con 5 min de exposición para desaparecer tras una exposición de 30 min. En conjunto, los datos experimentales presentados en esta tesis, apoyados por el artículo de revisión, permiten delimitar las características de la sensibilización cruzada del eje HPA inducida por la exposición aguda a distintas situaciones de estrés y su relación con la sensibilización conductual. La importancia de la intensidad y duración de los estímulos estresantes tanto respecto a la inducción como a la expresión de la sensibilización aportan luz sobre muchas de las discrepancias que aparecen en la literatura. / In laboratory animals, prior exposure to emotional stressors usually induces a reduction of some stress responses when animals are re-exposed to the same stimulus, while exposure to a different stressor (heterotypic) generally results in normal or enhanced responses (cross-sensitization). In the last decades, a growing interest for the processes of sensitization has been generated because it is postulated they are heavily involved in the development of a large number of physiological alterations and psychopathologies, including gastrointestinal disorders, chronic pain, post-traumatic stress disorder (PTSD), psychosis and addiction, among others. This thesis has focused on the study of the characteristics of the stressors that contribute to the induction and expression of cross-sensitization induced by a single prior exposure to stress, as well as on the exploration of mechanisms likely to be involved in this process. To this end, we have used adult male rats as experimental subjects, and the activity of hypothalamic-pituitary-adrenal axis (HPA) and some behavioral aspects related to activity/exploration and anxiety have been assessed. Our results show that a single exposure to a severe stressor (immobilization on boards, IMO) induces cross-sensitization of the HPA response to novel environments and increased anxiety, as assessed by the elevated plus maze (EPM). These effects are noted during the week following IMO but not ten days after. However, a brief exposure to foot-shocks just before the EPM markedly enhances anxiety in rats previously exposed to IMO, without altering behavior in animals having no previous experience with IMO. These data indicate that a single IMO causes a state of endocrine and behavioral sensitization to new stressors, being the latter longer-lasting. Neither glucocorticoid synthesis inhibition nor administrations of antagonists for glucocorticoid or CRHR1 receptors before IMO were able to alter behavioral consequences of IMO or HPA cross-sensitization after exposure to the open field (OF) the day after. These data suggest that neither glucocorticoids nor CRHR1 play an important role in these cross-sensitization processes. Comparing IMO with other stressors that differ in intensity (foot-shock or forced swim), indicates cross-sensitization after response to the OF is directly proportional to the intensity of the triggering (inductive) stressor. Although brief exposure to IMO is enough to induce HPA cross-sensitization, the degree of cross-sensitization is greater and longer-lasting after more prolonged exposure to IMO. Finally, we demonstrate that HPA cross-sensitization after a previous exposure to IMO is more evident when the heterotypic stressor is of low intensity. Nevertheless, the length of exposure to the heterotypic stressor is much more critical, so that HPA cross-sensitization is highest with 5 min exposure and disappears after 30 min exposure. Overall, the experimental data presented in this thesis, supported by the review article, allows defining the characteristics of HPA cross-sensitization induced by an acute exposure to different emotional stressors and its relationship with the behavioral sensitization. The relevance of the intensity of stressors and length of exposure regarding both the induction and the expression of cross-sensitization can explain many of the discrepancies observed in the literature.

El virus de la gripe porcina (VGP) es un patógeno importante en el sector veterinario con un gran potencial zoonótico, y por lo tanto se considera también una amenaza potencial para la salud pública. La vigilancia y el control de este patógeno en cerdos es por lo tanto crucial. Los métodos actuales de control se basan en la profilaxis, en particular, en vacunas que suscitan una respuesta de tipo humoral. La capacidad de escape y la alta variabilidad de VGP hacen que la eficacia de estas vacunas pueda verse comprometida; por tanto, deben ser actualizadas periódicamente. El mismo problema se plantea en la salud humana donde se están desarrollando vacunas diseñadas racionalmente con tal de solventarlo. Estas vacunas están siendo diseñadas para potenciar la respuesta de células T contra el virus de la gripe A (VGA). La respuesta de células T esta relacionada con la protección contra la infección por el VGA, centrándose en las proteínas internas y altamente conservadas del virus. Esto permitiría resolver los problemas anteriormente citados. Los epítopos de células T de VGP conocidos en cerdos son sólo unos pocos y están relacionados con el Complejo Mayor de Histocompatibilidad porcino de clase I (CMHpo-I). La vacunología inversa se utiliza en sanidad humana para identificar los epítopos de células T; sin embargo, en cerdos este concepto se ha sido introducido recientemente y por lo tanto se dispone de pocas herramientas. El objetivo principal de este trabajo era identificar epítopos de células T para diseñar racionalmente vacunas contra VGP. Para este propósito, se abordaron las siguientes estrategias. La vigilancia de VGP es fundamental para un control adecuado. La situación epidemiológica de VGP en España debía ser actualizada y se necesitaban más datos genéticos para permitir el uso de la vacunología inversa. El estudio realizado mostró que la situación epidemiológica de España era similar a la de otros países europeos; las cepas circulantes estaban estrechamente relacionadas y evolucionaron de la misma manera. Sin embargo, también se encontraron exepciones; una cepa evolucionó de forma divergente en España. Se sugiere que el cambio genético pueda ser un evento reciente en la evolución de esas cepas. Los ensayos in vitro para determinar la afinidad de unión de epítopos a CMHpo-I disponibles actualmente son pocos y están basados en moléculas recombinantes. Por lo tanto, en primera instancia se intentó generar una herramienta in vitro basada en la forma nativa del CMHpo-I. Para ello se diseñó y desarrolló casi por completo un ensayo de reconstitución de MHC aplicado a CMHpo-I, para el cual se generaron células C1R que expresaran el alelo SLA-1*es11 de los cerdos singénicos Babraham. Por último se puso a punto el ensayo de desnaturalización. A continuación, se aplicó la vacunología inversa para identificar epítopos de células T. Se predijeron epítopos del VGP in silico mediante NetMHCpan para los alelos CMHpo-I de los cerdos singénicos Babraham (SLA-1*es11 y SLA-2*es22); estos epítopos se probaron mediante ensayos funcionales ex vivo (IFNγ y respuesta de proliferación) usando células de cerdos Babraham inmunizados. Desafortunadamente, este enfoque no dio ningun epítopo positivo. Los epitopos de células T fueron también identificados empíricamente. Las proteínas M1 y NP de un VGA humano fueron seleccionadas como diana, se estudiaron mediante el uso de péptidos solapantes y métodos funcionales (IFNγ y respuestas de proliferación) hasta encontrar epítopos de células T. Los epítopos fueron analizados con células procedentes de cerdos Babraham inmunizados con VGA. Se encontraron dos epítopos CMHpo de clase II solapados, NP405-416 y NP407-420. En otro intento, se utilizó una estrategia más compleja de vacunología inversa. Esta había sido utilizada anteriormente por otros autores y comprende una combinación de métodos: predicción de epitopos in silico mediante NetMHCpan y validación de los resultados utilizando las preferencias de unión del alelo CMHpo determinadas in vitro, analisis in vitro mediante un ensayo de unión y analisis in vivo mediante tetrámeros. Los péptidos fueron identificados en animales infectados y expuestos a dos VGP heterólogos. Esta estrategia demostró ser muy precisa y así se identificó un epítopo inmunodominante (NA171-180). En general, estos datos allanan el camino para el diseño racional de una vacuna contra la SwIV a parte de proporcionar una nueva visión de la respuesta de los cerdos a la infección o inmunización con VGA. / Swine Influenza Virus (SwIV) is an important pathogen in veterinary field with a great zoonotic potential and thus it is considered also a potential threat for public health. Surveillance and control of this pathogen in pigs is therefore crucial. Current methods of control are based on prophylaxis; in particular they are based on vaccines eliciting humoral response. Escaping capacity and high variability of SwIV make that the efficacy of those can be compromised; thus vaccines need to be periodically updated. This problem is shared in human health and thus rationally designed vaccines are being developed. Those are being designed to enhance T cell response against Influenza A Virus (IAV). T cell responses showed to be related with protection against IAV infection, targeting the highly conserved internal protein of the virus. This would solve the problems above cited. T cell epitopes of SwIV in pigs are just few and related to class I Swine Leucocytes Antigens (SLA). Reverse vaccinology is used in human health to identify T cells epitope; however, in pigs this has just recently been introduced and thus just few tools were available. The main aim of this work was to identify T cells epitopes in SwIV to be used in rationally designed vaccines. For this purpose, the following studies were performed. Surveillance of SwIV is fundamental to design a proper control. The epidemiological situation of SwIV in Spain needed to be updated and more genetic data were required to allow the use of reverse vaccinology. The study showed that the epidemiological situation of Spain was similar to other European countries in which circulating strains were closed related and evolving in the same way. However, some exceptions were found; one strain evolved divergently in Spain. Genetic shift has been suggested as a recent event in the evolution of those strains. In vitro assays to determinate binding affinities of epitopes to class I SLA (SLA-I) available were few and based on recombinant molecules. Therefore, in a first instance an in vitro tool based on native forms of SLA-I was attempted. MHC reconstitution assay for SLA-I was designed and almost entirely developed. C1R cells expressing the Babraham pigs allele SLA-1*es11 were generated. Finally, the denaturalization step of the assay was set-up. Reverse vaccinology was then applied to identify T cells epitopes. Epitopes of the virus selected as target were predicted in silico by NetMHCpan on Babraham SLA-I alleles (SLA-1*es11 and SLA-2*es22) and tested by ex vivo functional assays (IFNγ and proliferation responses) using cells from immunised Babraham inbred pigs. Unfortunately, this approach did not give any positive epitope. Additionally, T cells epitopes were empirically identified. Proteins M1 and NP of a human IAV were selected as target and thus dissected by using overlapping peptides and functional methods (IFNγ and proliferation responses) until finding T cells epitopes. The tests were performed using cells from IAV immunised Babraham inbred pigs. Two overlapping SLA-II epitope were found, NP405-416 and NP407-420. In another attempt, a more complex strategy of reverse vaccinology was used. This was previously used by other authors and it is based on a combination of methods: in silico prediction of epitopes by NetMHCpan and validation of results by using in vitro binding preferences of the selected SLA-I allele , an in vitro test binding assay and in vivo test by tetramers. Peptides were identified in animals infected and challenged with two heterologous SwIV. This strategy showed to be highly accurate and thus one immunodominant epitope (NA171-180) was identified. Overall, these data pave the way for rational design of vaccine against SwIV as well as providing new insight into pig responses to infection or immunization with IAV.