A la conca Mediterrània els principals factors que afecten el rendiment dels cultius agrícoles són la sequera i el dèficit de nitrogen. És necessària la recerca de noves eines de fenotipejat per accelerar la millora genètica pel rendiment potencial i l'adaptació dels cultius a condicions limitants. Aquesta Tesi ha estudiat composició isotòpica de carboni (δ13C), oxigen (δ18O) i hidrogen (δ2H), en la seva abundància natural, de diferents cereals. Referent a la δ13C només la composició dels grans madurs van mostrar correlacions fenotípiques (negatives) consistents amb el rendiment del gra (GY) en blat dur, sobretot sota condicions d'estrès moderat (Capítol 5). Aquesta Tesi també proposa l’ús de la δ13C com una aproximació per quantificar la contribució relativa dels diferents òrgans de la planta a l'ompliment del gra (Capítols 1 i 2). L’objectiu es poder emprar la δ13C per seleccionar cereals amb una major fotosíntesi de l'espiga. En blat dur l'aproximació de la δ13C va assignar un paper més gran a l'espiga (tant de l'òrgan sencer com de les arestes) en comparació a la fulla bandera i al peduncle (que representa els assimilats que provenen de les parts inferiors de l'espiga), especialment en les varietats antigues, amb independència de les condicions de creixement. Sota bones condicions agronòmiques, la contribució de les arestes de l’espiga a l'ompliment del gra de blat fariner també va ser més important que la de la fulla bandera. Finalment aquesta aproximació basada en la δ13C de diferents parts de planta es va comparar amb altres aproximacions convencionals com són l'ombrejat o l'aplicació de l'herbicida DCMU a la planta (Capítol 3). Els tractaments d'ombrejat de l'espiga i de la tija van contribuir de forma similar a l'ompliment del gra. Per contra, l'aproximació del DCMU va assignar un paper major a la fotosíntesi de la tija, però l'aplicació de l’herbicida a la tija també va afectar l'espiga, esbiaixant el pes final dels grans. Aquesta Tesi també va estudiar l'isòtop d'oxigen tant en blat de moro (Capítol 4) com en blat dur (Capítol 5). En el blat de moro, les correlacions genotípiques entre la δ18O i el GY van ser marginals, tot i que les sedes va ser l'òrgan que millor va correlacionar amb el GY. En el blat dur les correlacions fenotípiques entre la δ18O dels grans i el GY també van ser marginals. Només va correlacionar fortament la δ18O de l'aigua de la fulla quan es van combinar els dos règims hídrics (reg suplementari i sequera). L'absència de correlacions de la δ18O podria ajudar a descartar els teixits de les plantes que són més susceptibles als processos de fraccionament post-fotosintètic. Escollir l’òrgan idoni pot ajudar a millorar l’ús de la δ18O com a eina de millora de cultius. Per últim es va comparar la δ13C i la δ18O amb la δ2H (Capítol 5). La δ2H en els grans de blat dur va correlacionar contra el GY millor que els altres dos isòtops en condicions de sequera però combinant nivells de nitrogen contrastats. També es van observar correlacions genotípiques entre la δ2H dels foto-assimilats de l'espiga contra el GY. A més, la δ2H de les fulles va correlacionar més amb la δ13C que no pas amb la δ18O, el que suggereix que la δ2H dels foto-assimilats de la fulla no només està afectada per la transpiració i la conductància estomàtica sinó també per les reaccions fotosintètiques. A més, els valors baixos de la δ2H a l’espiga comparats amb els dels grans donen suport al paper fotosintètic de l’espiga, el que recolza els resultats obtinguts en els Capítols 1, 2 i 3. / This Thesis has studied the isotope composition on its natural abundance of carbon (δ13C), oxygen (δ18O) and hydrogen (δ2H) as phenotypic traits for cereal breeding and crop adaptation to optimal and limited agronomic conditions. Regarding the δ13C, only mature grains showed consistent phenotypic correlations (negative) against grain yield in durum wheat, especially under moderate stress conditions. In addition δ13C is also proposed as a tool to quantify the relative contribution of different plant organs to grain filling. In durum wheat and bread wheat δ13C approach assigned a higher role to the ear (both whole body and awns) compared to the flag leaf and peduncle (which integrates the assimilates produced by photosynthetic organs below the ear), regardless of growing conditions. Finally, δ13C approach based on the different plant parts was compared with other conventional approaches, such as shading or herbicide DCMU application, which assigned on average a comparable contribution to the ear than the culm. This thesis also studied the δ18O in maize and durum wheat. In both crops, phenotypic correlations between δ18O and grain yield were marginal. Only δ18O of leaf water in durum wheat was strongly correlated with GY when combining two water regimes. The absence of such correlations will eventually help to understand the use of δ18O as a genotype selection tool for the adaptation of maize and other crops to drought. Finally the δ13C and δ18O were compared with δ2H in durum wheat. δ2H performed better than the other two isotopes predicting grain yield and nitrogen content under water stress but contrasting nitrogen regimes. Besides, genotypic correlations between δ2H in the ear water-soluble fraction and grain yield were observed. In addition, δ2H in the water soluble fraction of leaves was better correlated against δ13C than with δ18O, suggesting that δ2H of leaf photo-assimilated is affected not only by transpiration and stomatal conductance but also by the photosynthetic reactions. In addition, the low values observed in the δ2H in the ear compared to mature grains supported the photosynthetic role of the ear, which reinforced results obtained in other chapter of this Thesis.

Els cloroplasts presenten una activitat respiratòria anomenada clororespiració, que consisteix en una cadena de transport electrònic des del NAD(P)H fins a l’oxigen i que està situada a les membranes tilacoidals. En aquesta cadena respiratòria participen el complex NAD(P)H deshidrogenasa (Ndh), la plastoquinona i la oxidasa terminal plastidial (PTOX). La seva funció està probablement relacionada amb l’adaptació de la fotosíntesi en situacions d’estrès o davant dels canvis en l’ambient. La possible existència d’una activitat respiratòria en plastidis no fotosintètics ha estat molt poc estudiada. Durant la maduració del tomàquet, els cloroplasts del fruit verd es diferencien en cromoplasts, els quals acumulen carotenoides i són fotosintèticament inactius. Durant aquest procés les membranes tilacoidals es desmantellen i l’aparell fotosintètic es degrada. No obstant, diversos transportadors electrònics es mantenen (Ndh, citocrom b6f i PTOX), així com l’ATP sintasa. Aquest fet suggereix que els cromoplasts podrien mantenir una activitat respiratòria similar a la clororespiració. En aquest treball es van realitzar estudis de respiració utilitzant cromoplasts aïllats de tomàquets madurs. Es va observar que els cromoplasts consumeixen oxigen activament, i aquest consum és estimulat pels donadors d’electrons NADH i NADPH. A més, la respiració de cromoplasts respon al desacoblador CCCP, suggerint que possiblement està relacionada amb la creació de gradients de protons a través de membranes. Per últim, es va comprovar que el consum d’oxigen és inhibit per un inhibidor de la PTOX, l’octil gal·lat, indicant que la PTOX és l’oxidasa terminal de la cadena respiratòria. Per altra banda, es va observar que els cromoplasts aïllats són capaços de sintetitzar ATP en presència de NADH i NADPH. Igual que el consum d’oxigen, la síntesi d’ATP és inhibida per l’octil gal·lat i respon al CCCP. Es van realitzar mesures en presència d’un inhibidor específic del complex citocrom b6f i la síntesi d’ATP va quedar parcialment inhibida, la qual cosa suggereix que el citocrom b6f participa en la cromorespiració. A més, es va estudiar l’efecte d’un inhibidor de les NAD(P)H deshidrogenases i es va observar que produïa un efecte diferent segons el donador d’electrons emprat, suggerint la presència de dues NAD(P)H deshidrogenases diferents. Per confirmar la presència del citocrom b6f en els cromoplasts, es va fer un estudi per tècniques d’immunocitoquímica fent servir un anticòs contra el citocrom f i es va localitzar a l’interior dels cromoplasts de tomàquet. En la cromorespiració, un possible acceptor d’electrons per al citocrom b6f és el citocrom c6, doncs es va observar que la seva expressió augmenta durant la maduració. Per altra banda es va intentar identificar una possible NAD(P)H deshidrogenasa alternativa al complex Ndh que participés en la cromorespiració. Les NAD(P)H deshidrogenases tipus II (Ndh-2) són enzims monomèrics que es troben a plastidis, mitocondris i peroxisomes. El genoma del tomàquet conté set gens que codifiquen Ndh-2. Es va estudiar l’expressió dels set gens en diversos teixits de tomaquera i durant la maduració del tomàquet, i es va trobar que quatre Ndh-2 són presents en el fruit madur. A continuació, es va estudiar la seva localització subcel·lular mitjançant la fusió d’aquestes Ndh-2 amb la YFP i l’expressió transitòria de les proteïnes quimèriques en fulles de plantes de tabac, i es va comprovar que dues Ndh-2 són plastidials. Per tant, aquestes Ndh-2 són candidates que podrien participar en la cromorespiració. Per comprovar quina podia ser la contribució de la cromorespiració en relació a la respiració total del tomàquet, es van realitzar estudis amb fragments de pericarp fent servir l’inhibidor octil gal·lat. Els resultats obtinguts mostren que la respiració associada a l’activitat de la PTOX augmenta durant la maduració del fruit i representa un 25% de la respiració total quan és madur. A més, també es va comprovar que la cromorespiració contribueix significativament al contingut d’ATP total del pericarp de fruit madur. / Chloroplasts present a respiratory process called chlororespiration. This activity consists in an electron transport pathway from NAD(P)H to oxygen which it is located in thylakoidal membranes, and it involves the plastidial terminal oxidase (PTOX) and the NAD(P)H dehydrogenase complex (Ndh). Its function is related with photoprotection and the adaptation of photosynthesis in changing environmental conditions. However, the existence of a similar respiratory process in non-photosynthetic plastids was less studied. During tomato (Solanum lycopersicum) fruit ripening, chloroplasts differentiate into photosynthetically inactive chromoplasts. In this work, we have shown that isolated tomato fruit chromoplasts present an oxygen consumption activity which is stimulated by the electron donors NADH and NADPH. This respiratory activity is sensitive to the uncoupler CCCP, suggesting that it could be related to the generation of membrane proton gradients. It is also affected by octyl gallate (Ogal), a PTOX inhibitor. The ATP synthesis rate of isolated chromoplasts was quantified, and we observed that it is dependent on the supply of NAD(P)H and is fully inhibited by Ogal. Also, the ATP synthesis is sensitive to a cytochrome b6f complex inhibitor, and the possible participation of this complex in chromorespiration is supported by the detection of cytochrome f in chromoplasts using immunoblot and immunocytochemical techniques. The observed increased expression of cytochrome c6 during ripening suggests that it could act as electron acceptor of the cytochrome b6f complex in chromorespiration. In addition, we studied the family of type II NAD(P)H dehydrogenases in tomato (Ndh-2), which includes seven genes. Four Ndh-2 are expressed in ripe tomato fruit, and two of them (nda2 and ndc1) are located in plastids, so they are candidates to participate in chromorespiration. On the other hand, the effects of Ogal on respiration and ATP levels were also studied in tissue samples. Oxygen uptake of mature green fruit and leaf tissues was not affected by Ogal, but was inhibited increasingly in fruit pericarp throughout ripening (up to 25% in red fruit). Similarly, Ogal caused a significant decrease in ATP content of red fruit pericarp. The number of energized mitochondria, as determined by confocal microscopy, strongly decreased in fruit tissue during ripening. Therefore, the contribution of chromoplasts to total fruit respiration appears to increase in late ripening stages.

Cancer immunotherapy represents a treatment strategy which is being clinically tested to complement surgery, radiotherapy and chemotherapy – the current cornerstones of our fight against cancer. It has become clear now, that tumors not only escape immune recognition but also actively suppress antitumor immune responses. In order to improve cancer immunotherapy, effective manipulation of the immune system to break self-tolerance need to be designed and approaches that counteract immunosuppressive mechanisms need to be developed. The tumor microenvironment encompasses a wide variety of immune cells, which macrophages comprise the most dominant portion of them and thus are the major players in the connection between inflammation and cancer. These tumor-associated macrophages (TAMs) are derived from blood monocyte precursors and subsequently acquire distinct characteristics as a result of tumor micro-environmental cues. Monocytes are a heterogeneous population in the blood with an enormous plasticity whose fate and functions are dictated by the microenvironment. Therefore, the roles of specific Monocytes subsets in tumor progression and the molecular mechanisms for their impacts need to be elucidated. Ly6Chigh and Ly6Clow are two main different types of murine monocytes subsets that have been defined by distinct phenotypes and immunoregulatory functions. Recent data demonstrates that Ly6Chigh monocytes can recruit to inflammation loci while Ly6Clow monocytes are patrolling cells. We have developed a method to produce large number of Ly6Chigh monocytes in vitro. In our study we observed that, injection of these cells affects tumor progression in breast cancer and C26 colon carcinoma. Activation of Ly6Clow monocytes by pro- or anti-inflammatory cytokines, results in a genetic expression profile, corresponding to pro- or anti-inflammatory genes, respectively. Injection of pre- activated Ly6Clow monocytes toward pro- or anti-inflammatory polarization in C26 colon carcinoma showed that anti-inflammatory activated monocytes are more beneficial in delaying cancer cachexia. Increased knowledge of monocytes improves the chances to find therapies against a broad spectrum of diseases including cancer, where monocytes have opposing roles of either being beneficial or detrimental to the host. Using C26 cancer model we were interested to study the impact of activation of Ly6Chigh monocytes toward pro or anti-inflammatory phenotype on the progression of cancer. We conducted the C26 cancer model injecting Ly6Chigh monocytes treated with IL-4 or INF-. before injection. Among the groups of treatment, Ly6Chigh monocytes activated with IL-4 were the most beneficial on cancer progression, since they had the highest survival rate and the least tumor volume rise among all groups. Since the whole cachectic muscles are inflamed and injured in C26-bearing mice and activated Ly6Chigh monocytes injected in this cancer model apart from recruiting to tumor site have played substantial role by affecting cachectic muscle repair. In summary, we defined a new regulatory role of recruiting Ly6Chigh monocytes in cancer, which might be clinically relevant in developing novel immunotherapeutic strategies. Although, underlying mechanism by which Ly6Chigh monocytes influences the tumor progression have yet to be established and it requires further studies to characterize the phenotype of these cells after recruitment in cancer. So far, since the inflammatory genes involved in tumor progression were differently regulated in tumors infiltrated with Ly6Chigh monocytes, our hypothesis is that the recruitment of Ly6Chigh monocytes, alter the balance of pro-inflammatory/anti-inflammatory pool of macrophages in the cancer and this is the main reason why modulation impacts occur in this study. While pro-inflammatory macrophages will be able to induce wound hilling and revascularization, the anti-inflammatory macrophages will block the tumor growth through the production of fibrosis.

Tesi realitzada a l'Institut de Recerca de l'Energia de Catalunya (IREC) / In the last decades, energy requirements of portable devices are exponentially increasing while the capacity of the current battery technology is not progressing accordingly. This energy gap claims for the development of new technologies beyond Li-ion. Novel miniaturized devices able to efficiently operate on the low power regime (1 — 20 W) in continuous mode by using a fuel are receiving increased attention. Due to their long lifetime, high power density and integrability, probably the most promising alternative is the development of micro fuel cells. Amongst them, micro Solid Oxide Fuel Cells mi-SOFCs) present the highest values of specific energy densities (by unit mass and volume), mainly due to their higher operating temperature and their capability of operating directly on hydrocarbon fuels. One of the most promising approaches for the mi-SOFCs is based on the monolithic integration of functional free-standing electrolyte membranes in silicon technology. This approach ensures high reproducibility and reliability, cheap mass production and easy integration to mainstream technology. This thesis encompasses the design, fabrication and test of the main components of a novel mi-SOFC power generator as a first step to develop a complete device in the near future. The adopted approach is based on the use of MEMS fabrication methods to miniaturize mi-SOFCs in silicon technology and high energy density hydrocarbons as fuels. The mi-SOFC power generator is designed to supply 1W of electrical energy in a small volume (10-20 cm3). The work developed is divided into six chapters. The first chapter introduces the basics and challenges of a mi-SOFC power generator. The second chapter focuses on the experimental procedures and characterization techniques used. In the third chapter, the thermal analysis of a new mi-SOFC power generator with finite-volume simulations is presented. The fourth chapter shows the fabrication and characterization of a fuel processing unit capable to produce hydrogen from ethanol steam reforming and methane dry reforming. The next chapter is related to a catalytic micro-machined combustor. Finally, chapter six presents the development of a full ceramic mi-SOFC. / La demanda d'energia dels dispositius electrònics portàtils augmenta exponencialment any rere any, però la tecnologia actual amb les bateries d'ió liti no progressa suficientment. Aquesta divergència energètica és una oportunitat per poder desenvolupar noves tecnologies. En aquest sentit, micro dispositius que operin de forma contínua mitjançant l'ús d'un combustible i que proporcionin una potència compresa entre 1 i 20 W reben una especial atenció per part de la comunitat científica. Probablement, l'alternativa més prometedora són les micro piles de combustible, ja que tenen una llarga vida útil, una alta densitat de potència i són fàcils d'integrar. Dels diferents tipus, les piles de combustible d'òxid sòlid (mi-SOFCs) són les que tenen una major densitat específica d'energia (per unitat de massa i de volum). A més a més, treballen a una temperatura més alta i aquesta característica permet utilitzar hidrocarburs com a combustible. Una de les configuracions més esteses de les mi-SOFCs és la que es basa en membranes electrolítiques en suspensió, integrades amb la tecnologia de silici. Aquesta configuració permet una producció elevada, barata i fiable. La present tesi té com a objectiu dissenyar, fabricar i validar experimentalment els principals components d'un nou dispositiu generador. Els resultats obtinguts són un primer pas per desenvolupar en un futur proper un dispositiu complet basat en l'ús de MEMS (sistemes micro electromecànics) i hidrocarburs d' alta densitat d'energia. El dispositiu mi-SOFC ha estat ideat per subministrar 1W de potència elèctrica i ocupar un volum entre 10 i 20 cm3. La tesi consta de sis capítols. En el primer es descriuen els conceptes generals relacionats amb un dispositiu mi-SOFC i els principals reptes associats que presenta el seu desenvolupament. El segon es centra en els procediments experimentals i les tècniques de caracterització utilitzades al llarg de la tesi. El tercer capítol presenta l'anàlisi tèrmica del sistema proposat mitjançant simulacions termofluídiques. El quart mostra la fabricació i caracterització d'una unitat de processament de combustible capaç de produir hidrogen a partir del reformat d'etanol i metà. El cinquè descriu una unitat catalítica de combustió. I l'últim capítol, es centra en les capes funcionals d'una pila de combustible mi-SOFC completament ceràmica.

There are several applications where the measurement of VOC results to be useful, such as: toxic leaks, air quality measurements, explosive detection, monitoring of food and beverages quality, diagnosis of diseases, etc. Some of this applications claim for fast responses or even real time responses. In this context, there are few analytical techniques for performing gas phase analysis, among of them Ion Mobility Spectrometry (IMS). IMS is a fast analytical device based on the time of flight of ions in a drift tube. The response of IMS lasts typically few seconds, but it can be even less than a second. This fast response has drifted its use towards novel applications, such as biomedical and food applications (bio-related applications). Nonetheless, it has also brought the need to analyze complex spectra with hundreds of compounds. In fact, tackling this disadvantage is the main focus of this thesis, where new algorithms for enhancing the IMS performance are investigated when are applied to bio-related applications. Nonlinear behavior and charge competitions of IMS responses are important issues that need to be addressed. Both effects have a direct impact in the IMS spectra interpretation —especially when real dataset are studied. Additionally, the use of univariate spectra analysis, where peaks information is extracted manually, becomes unfeasible in bio-related applications. In this context, this work introduces multivariate methodologies focused on quantitative and qualitative analysis. In the case of quantitative analysis, calibration models were built using univariate methodology, Partial Leas Squares (PLS) and Multivariate Curve Resolution techniques (MCR). The quantitative analysis aims tackling the main issues of IMS such as non linearities and mixture effect. Definitely, univariate techniques provides poor or overoptimistic results that minimize the impact of the IMS use. The results show a really improvement on the performance when multivariate techniques were used. Regarding the results between MCR and PLS, the main difference is the interpretability that offers MCR. In the case of qualitative analysis, two different approaches were planned for building models for classes' discrimination. The first approach consisted on building a model through principal component analysis and linear discriminant analysis, besides of using robust cross validation methodology for obtaining reliable results. This methodology were implemented in samples of wine, where main motivation was found discrimination regarding to their origin. The results were fully satisfactory because the model was able to separate four groups with a high accuracy rate. The second approach involves the use of Multivarite Curve Resolution — Lasso algorithm for extracting pure components of samples from rats' breath and then use a feature selection technique for obtaining the most representative features subset. In this case, the objective of the application was to find a model that discriminate rats with sepsis from control rats. The results shows there were few pure components of IMS that generate a discriminatory model that means there are specific compounds in the breath linked with the disease. Summarizing, the following proposal has as main objective resolving open issues in stand-alone IMS that are applied to the analysis of bio-related applications. Two major investigation lines were proposed in this thesis: (i) qualitative analysis and (ii) quantitative analysis. The qualitative analysis covers pre-processing algorithms and the developing of new methodologies for building models in bio-related applications. The quantitative analysis are focused on highlighting the importance of the use of multivariate techniques instead of univariate techniques. In order to reach the objectives of this thesis, a set of datasets were created, which are detailed on the content of this thesis. The results and main conclusions are deeply explained in the extended proposal. / El objetivo de esta tesis es el desarrollo de nuevas metodologías en el procesado de señal multivariante en espectros IMS. En este trabajo se ha realizado una comparación entre tres espectrómetros IMS. Esta labor comparativa, mediante procesado multivariante, es prácticamente inédita en este ámbito. En este caso se realizó un estudio con 3 aminas y se determinó el límite de detección. Los resultados mostraron que los 3 espectrómetros tuvieron un rendimiento similar, a pesar de que sus condiciones de operación son distintas. Se propuso una técnica específica para eliminar ruido de baja frecuencia acoplado al espectro de IMS. Se observó que utilizar PCA o ICA (métodos multivariantes) mejora notablemente la relación señal ruido si se compara con las técnicas convencionales. Se ha estudiado el alineamiento de los espectros y se han propuesto soluciones basadas en los diferentes métodos del estado del arte. Se ha evidenciado que incluir compuestos de referencia para garantizar que el proceso de alineamiento es el adecuado es ventajoso. En el caso de que esto no fuese posible se aconseja realizar el alineamiento por etapas, primero un alineamiento en una misma muestra, y luego entre muestras. Se realizaron modelos cualitativos para diferenciar o discriminar clases a partir de medidas de IMS. Se propusieron dos modelos multivariantes con técnicas de validación cruzada. Los resultados obtenidos muestran el gran potencial de IMS en este sentido. Se evaluó el rendimiento cuantitativo de los IMS al utilizar métodos multivariantes y fueron comparados con métodos univariantes habituales en el ámbito de IMS. De los resultados obtenidos se observó que los modelos univariantes no son capaces de resolver comportamientos típicos de IMS como son el comportamiento no lineal y el efecto en mezclas. En este sentido las técnicas multivariantes mostraron mejores prestaciones. Se comparó la utilización de técnicas multivariantes que proyectan los datos en un nuevo subespacio como lo es PLS con técnicas de deconvolución como lo es MCR en sus dos versiones ALS y Lasso. Los resultados obtenidos fueron bastante similares, sin embargo MCR ofrece una ventaja importante ya que permite interpretar de mejor manera los resultados.

Aicardi-Goutières Syndrome (AGS) is a rare encephalopathy which mimics a viral intrauterine infection and is characterized by calcifications of the basal ganglia, cerebral atrophy and IFN-a in the cerebrospinal fluid. AGS is a heterogenic disease associated with mutations in the gene of the exonuclease TREX1, in any of the genes codifying for the ribonuclease H2, in the phosphohydrolase SAMHD1, in the deaminase ADAR1 or in the cytoplasmic sensor MDA5. The knowledge of these functions is basic for the comprehension of the beginning of the pathogenesis of AGS. In this thesis we focused in the mechanism of Samhd1 transcription. We have seen that Samhd1 is induced by pro-inflammatory stimuli but neither by anti-inflammatory stimuli nor TNF-a, and that the induction of Samhd1 is through STAT1 pathway. We wanted to know a bit more about Samhd1 induction so we focused on the study of its promoter. We did a construct in a luciferase-reporter vector with 1500bp of Samhd1 promoter, and we saw that this region of the promoter is enough to induce luciferase expression. From this construct, we did new plasmids and when deleting a specific region, the luciferase expression was abolished, indicating that in Samhd1 promoter, 161bp are critical for Samhd1 induction. EMSA assays showed that Samhd1 expression is repressed in basal conditions by an unknown protein, and ChIP assays also showed that IRF1 is involved in Samhd1 induction by IFN-.. We hypothesized that the regulation mechanism is depending in an STAT1-depending pathway, through IRF1, and also in an STAT1-independing pathway, through an unknown mechanism up to date. We checked with proteomics analysis the protein which might be involved in Samhd1 repression but the results were not significant. We also constructed a conditional KO mouse for TREX1, and now we are crossing it with different CRE­Socs2 expressing strands. Homozygous KO expressing CRElitter, show a similar phenotype to TREX1 total KO. We are in the process to obtain homozygous KO expressing CRELysM, but due to problems with the penetrance of this CRE allele we have some difficulties. All together, the results of this thesis will shed light in the inner operation of AGS. / La síndrome d'Aicardi-Goutières (AGS), és una malaltia autoimmunitària recessiva que mimetitza una infecció vírica intrauterina, i la qual és caracteritzada per calcificacions intracranials, atròfia cerebral i augment d'IFN-alfa al líquid cefaloraquidi. L'AGS és una malaltia genètica heterogènia associada amb mutacions al gen que codifica per a l'exonucleasa TREX1, a qualsevol dels gens codificants per a les components de la ribonucleasa RNASE H2, a la fosfo­hidrolasa SAMHD1, a la deaminasa ADAR1 o al sensor citoplasmàtic MDA5. El coneixement d'aquestes funcions és fonamental per tal d'entendre la patogènesi de l'AGS. En aquesta tesi s'ha aprofundit en el coneixement del mecanisme regulador de la transcripció de Samhd1. Hem vist que Samhd1 es troba expressat en diferents òrgans sense necessitat de cap estímul previ, com el pàncrees, l’intestí prim i els macròfags derivats de moll d’os, i en diferents quantitats en altres òrgans de ratolí. Donada la important afectació que té l’AGS al cervell, també es va analitzar la seva expressió en neurones i cèl·lules de la micròglia. També hem vist que Samhd1 es troba induït en presència de citocines proinflamatòries, però no es troba afectada la seva expressió en presència de citocines antiinflamatòries així com tampoc en presència de TNF-gamma. Utilitzant macròfags derivats de ratolins deficients en STAT1, hem pogut demostrar que l’expressió de Samhd1 per IFN-alfa és a través d’STAT1, ja que la seva expressió es troba completament reprimida en aquestes cèl·lules. Ens vam centrar en la inducció de Samhd1 i per la seva comprensió vam focalitzar en l’estudi del seu promotor. Es van clonar 1500 parells de bases del promotor de Samhd1 en un plasmidi reporter de luciferasa, i es va veure que aquest fragment era suficient per induir l’expressió de luciferasa. A partir d’aquest constructe, es van realitzar llavors noves construccions delecionant cada vegada una regió del promotor. Es va veure que en delecionar una regió específica de 161pb, l’expressió de luciferasa es trobava completament reprimida, indicant que aquesta regió del promotor és crítica per a la inducció de Samhd1. Experiments de retard en gel (EMSA) van mostrar que Samhd1 es troba reprimit en condicions basals per una proteïna que no hem arribat a caracteritzar, i experiments de precipitació de cromatina (ChIP) van mostrar que IRF1 es troba involucrada en la inducció de Samhd1 per IFN-alfa. La nostra hipòtesi doncs, és que l’expressió de Samhd1 té un mecanisme de regulació doble: en condicions basals es troba reprimit i en presència d’IFN-alfa s’indueix una via de senyalització independent d’STAT1 que fa saltar el complex repressor del promotor, i també s’indueix una via de senyalització dependent d’STAT1, que indueix l’expressió d’IRF1 i que activa la transducció de Samhd1. Fins ara no hem caracteritzat la proteïna o complex de proteïnes que reprimeix l’expressió de Samhd1 en condicions basals, però s’està investigant mitjançant anàlisis proteòmics. En aquesta tesi també s’ha fet la construcció d’un ratolí KO condicional per a TREX1. Una vegada aconseguit aquest animal condicional, el qual conté el gen de Trex1 flanquejat per dues dianes LoxP, aquest s’està encreuant amb diferents soques que expressen CRE sota regulació de diferents Socs2 promotors. Els ratolins homozigots KO i que expressen CRE, tenen un fenotip similar al fenotip que mostren els ratolins KO totals de TREX1. Estem en el procés d’obtenció de ratolins homozigots KO i que expressen CRELysM però, donat a problemes amb la penetrància d’aquest al·lel, hem tingut algunes dificultats. Els resultats d’aquesta tesi en conjunt poden ajudar a entendre una mica més el funcionament de l'AGS.

S'ha aconseguit preparar per electrodeposició, a partir d'un medi sulfat-citrat, capes binàries cobalt-molibdè (aliatge Co-Mo) i capes ternàries cobalt-níquel-molibdè (aliatge Co-Ni-Mo) magnèticament toves, adequades per poder ésser implementades en dispositius d'actuació magnètica. La deposició de l'aliatge Co-Mo és un procés induït i té lloc a través de la formació d'òxids/hidròxids de molibdè de valència mixta (MoIV-V). Per a cada bany existeix un potencial llindar que permet la reducció d'aquests òxids fins a molibdè metàl·lic, cosa que condueix a la formació de l'aliatge. Si s'apliquen potencials més positius que el corresponent valor llindar, aleshores la descàrrega del molibdè no és completa i poden obtenir-se exclusivament sobre l'elèctrode pel·lícules d'òxids de molibdè. En condicions de formació d'aliatge (el potencial aplicat és més negatiu que el corresponent valor llindar) i quan s'incorporen percentatges de molibdè del 5-15% en pes a les capes de cobalt, s'aconsegueix reduir significativament la coercitivitat del material bo i mantenint una magnetització de saturació raonablement elevada. Això s'aconsegueix a partir de banys a pH = 4,0 que contenen un excés de Co(II) respecte d'agent complexant (citrat) i una baixa concentració de molibdat. A valors de pH superiors i en condicions d'excés de citrat respecte de Co(II) en solució, la incorporació de molibdè als dipòsits és superior (20% en pes aprox.). En aquest darrer cas, si bé la coercitivitat de les capes continua essent inferior a la del cobalt pur, la magnetització de saturació també és considerablement menor. L'electrodeposició de capes ternàries Co-Ni-Mo té lloc segons un procés induït del molibdè i simultàniament anòmal entre cobalt i níquel. La incorporació de níquel (11-15% en pes) millora l'aspecte de las làmines i, a més, augmenta la duresa i la resistència a la corrosió del material sense perjudici sobre la resposta magnètica. Poden obtenir-se, d'una banda, capes gruixudes d'aliatge sobre elèctrodes de coure i grafit i, de l'altra, capes primes (d'entre 1 i 3 micres) apropiades per a actuació magnètica sobre elèctrodes de base silici. Ambdós processos d'electrodeposició, Co-Mo i Co-Ni-Mo, són altament selectius, de manera que poden preparar-se microestructures amb un perfil ben definit i parets laterals verticals quan es diposita sobre substrats de base silici folotilografiats. S'ha assajat la resposta magnètica i mecànica dels aliatges desenvolupats en sistemes de test com ara microvàlvules i s'ha vist que són aptes per poder ésser implementats en la tecnologia de MEMS (sistemes microelectromecànics). / The preparation of binary cobalt-molybdenum (Co-Mo) and ternary cobalt-nickel-molybdenum (Co-Ni-Mo) layers has been successfully achieved by means of electrodeposition from a sulphate-citrate medium. These layers are soft-magnetic and satisfy the requirements for further implementation in magnetic actuation devices. Co-Mo codeposition is an induced process and occurs through the formation of mixed valence (IV-V) molybdenum oxides/hydroxides as intermediate species on the electrode. There is a threshold potential that determines the evolution of molybdenum oxides towards metallic molybdenum, thereby allowing alloy formation. The threshold potential value depends on the composition of the electrolytic bath. Either molybdenum oxide films or Co-Mo alloy layers can be prepared by applying more positive or more negative values, respectively, than the threshold potential. Co-Mo layers with 5-15 wt.% Mo show lower coercivity than pure Co coatings while maintaining a reasonably high saturation magnetisation. Baths used to prepare these layers are acidic (pH 4.0) and contain a higher Co(II) concentration than that of citrate and a very low molybdate concentration. Molybdenum-richer layers (20 wt.% aprox.) can be obtained from baths at a higher pH which contain, conversely, a higher citrate concentration than that of Co(II). Under these conditions, coercivity remains low but the saturation magnetisation decreases considerably. The electrodeposition of ternary Co-Ni-Mo layers is a complex process since molybdenum discharge is induced and that between cobalt and nickel anomalous. The addition of 11-15 wt.% nickel to the layers improve their appearance, hardness and corrosion resistance. Thick Co-Mo and Co-Ni-Mo coatings can be obtained onto copper and graphite electrodes, while thinner layers (of 1-3 microns) appropriate for magnetic actuation can be obtained on silicon-based substrates. Well-grown microstructures with vertical-side walls have been prepared on photolithographed silicon. Both magnetic and mechanical responses of the developed alloys have been explored with good results. Thus, they would be suitable for microelectromechanical (MEMS) applications.

La esclerosis múltiple (EM) es una enfermedad crónica, inflamatoria y desmielinizante del sistema nervioso central (SNC) siendo la principal causa de discapacidad en adultos jóvenes después de los traumatismos. Su prevalencia en nuestra área geográfica es aproximadamente 60-70 pacientes cada 100.000 habitantes. La causa de la enfermedad es aún desconocida y se han implicado tanto factores genéticos como ambientales. Se considera que es una enfermedad mediada por el sistema inmunitario, donde linfocitos T activados en periferia son capaces de reconocer antígenos de la mielina en el SNC y desencadenar el proceso autoinmune que culminará con la destrucción de la mielina, de forma que la conducción nerviosa puede afectarse y aparecer los signos y síntomas clínicos característicos de la enfermedad. Existen evidencias de que el estrés oxidativo tiene una función importante en el desarrollo de la lesión en el SNC. En este sentido, se ha observado que el estrés oxidativo puede causar daño axonal y que el daño axonal contribuye a la discapacidad neurológica que se produce en la EM. En el SNC de pacientes con EM se ha observado expresión de marcadores de estrés oxidativo, correlacionándose con el proceso inflamatorio y desmielinizante que se produce en la enfermedad. Por otro lado, los pacientes con EM tienen disminuidos, respecto a controles sanos, los niveles séricos de diferentes antioxidantes naturales como enzimas, vitaminas, ubicuinona, etc. Las metalotioneínas (MT) son unas proteínas para las que se han descrito propiedades antioxidantes, anti-inflamatorias y neuroprotectoras en situaciones donde se produce estrés oxidativo. En este contexto, nos planteamos estudiar la función de las MT en la patogenia de la esclerosis múltiple y sus posibles implicaciones terapéuticas, para ello utilizamos el modelo animal de esclerosis múltiple, la encefalomielitis autoinmune experimental (EAE). Observamos que la expresión de MT está inducida en el SNC de ratones con EAE y que se correlaciona con la gravedad de la enfermedad. Los astrocitos y los macrófagos/microglía reactivos son la principal fuente de estas proteínas. El patrón de expresión de MT diverge del patrón de expresión de marcadores relacionados con procesos de neurodegeneración y, sin embargo, coincide con el de marcadores relacionados con procesos de reparación tisular. Por otro lado, la deficiencia en MT hace más susceptibles a los ratones a desarrollar la EAE potenciando la inflamación y los procesos de neurodegeneración en el SNC, mientras que los procesos de reparación tisular están disminuidos significativamente. Estos resultados se corroboraron en la enfermedad humana, en lesiones de EM, donde se observó el mismo patrón de expresión que se había observado previamente en el modelo animal. Estos resultados sugieren que las MT tienen una función importante en la patogenia de la EAE y podrían tener un potencial terapéutico en el tratamiento de esta enfermedad, limitando los procesos de neurodegeneración y potenciando los mecanismos de reparación tisular endógenos. / Multiple sclerosis (MS) is a chronic demyelinating disease of the central nervous system (CNS) and the most common cause of non-traumatic neurological dysfunction in young adults. Although the etiopathogenesis of the disease is still unknown, both genetic and environmental factors have been implicated. Several lines of evidence suggest that MS is an autoimmune disease, in which activated, myelin-specific CD4+ T lymphocytes recognize CNS myelin antigens, and various mechanisms including antibodies and complement, activated macrophages and microglia, and cytotoxic T cells contribute to CNS tissue damage.There is strong evidence pointing to oxidative stress as a major factor in CNS lesion development that contributes to axonal dysfunction, CNS degeneration and neurological disability in MS. It has been shown that MS plaques contain increased levels of oxidative stress markers. Furthermore, several studies indicate that MS patients have lower serum levels of endogenous antioxidant than controls.Metallothioneins (MT) are a family of proteins with antioxidant, anti-inflammatory and neuroprotective properties. MT accumulate under conditions where oxidative stress has taken place. In this context, we aimed to study the role of MT in the pathogenesis of MS and their putative therapeutical implications using a well established animal model of MS, experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE). We observed that MT expression was not only induced during EAE, but that it also correlated with the severity of clinical signs. Astrocytes and microglia/macrophages were the main source of these antioxidant proteins. The time course of MT expression during EAE differed from the expression of molecules that are considered relevant for neurodegenerative processes. When compared with markers for regeneration/repair, the expression profile of MT followed a similar patter. In addition, MT-deficient mice were more susceptible to EAE and showed more CNS inflammation and neurodegeneration, whereas tissue repair mechanisms appeared compromised compared to wild-type mice. These data were in agreement with the results observed in the human disease in MS lesions. Overall, these findings suggest that MT play an important protective role in the pathogenesis of EAE and might be considered as potential therapeutic candidates to promote neuroregeneration in MS.

El virus de l'Hepatitis E (VHE) és un virus que es transmet per via fecal-oral i causa hepatitis agudes. Tradicionalment les regions tropicals i subtropicals d'Àsia, Àfrica i Amèrica Central s'han considerat zones endèmiques pel VHE, on aquest és el responsable tant de brots epidèmics com de casos esporàdics d'hepatitis agudes. A regions industrialitzades, com Espanya, tradicionalment no endèmiques i lliures del virus, únicament es diagnostiquen alguns casos esporàdics d'infeccions pel VHE, associats majoritàriament a soques importades durant viatges a regions endèmiques. Malgrat els pocs casos diagnosticats, els valors de seroprevalença trobats en aquestes regions varien entre un 1 i un 5%, essent en algunes zones superiors. A més, en els últims anys s'estan identificant casos d'infeccions agudes pel VHE en àrees industrialitzades associats a soques diferents a les de regions endèmiques i que s'estan considerant soques autòctones d'aquestes regions. L'objectiu general d'aquesta tesi és l'estudi de l'epidemiologia molecular del VHE en regions industrialitzades, mitjançant la identificació de soques causants d'infeccions a la població i de possibles reservoris animals.S'analitzaren mostres d'aigua residual recollides a l'entrada d'una planta depuradora de la ciutat de Barcelona. Es detectà el genoma del virus en 24 de las 51 mostres analitzades (47,0%), 22 de les quals pertanyien al període entre desembre de 2000 i juny de 2002. S'identificaren 18 seqüències del VHE diferents. També s'analitzaren mostres d'aigua residual procedents de 4 regions considerades no endèmiques pel virus: Washington D.C. (EUA), Patras (Grècia), Umeå (Suècia) i Nancy (França), detectant-lo en 1 mostra de Washington i una de Nancy. Un estudi de diversitat va mostrar l'existència de múltiples soques del VHE infectant simultàniament la població.També s'analitzaren mostres de sèrum de pacients amb hepatitis agudes i IgG antiVHE en el moment de l'hepatitis. S'aïllà la soca causant de la infecció de 3 pacients, en un cas després d'un viatge a Etiòpia. L'estudi de marcadors d'infecció aguda pel VHE mostrà que els 3 pacients als quals se'ls hi havia detectat el genoma del virus també tenien nivells detectables d'IgM antiVHE. També s'identificaren casos amb possible diagnòstic d'hepatitis aguda pel VHE amb absència d'IgM antiVHE però amb increment dels nivells d'IgG antiVHE i disminució posterior, així com possibles coinfeccions con altres virus causants d'hepatitis.S'analitzaren mostres de sèrum i femta de porcs procedents de 3 granges comercials situades a Catalunya. A una d'elles es detectà una seroprevalença del 18,2%. Cap animal estudiat de 8 o menys setmanes havia seroconvertit en el moment de la presa de la mostra. S'aïllà la soca del VHE causant de la infecció (soca Por1) i s'observà que era molt similar a les soques identificades infectant la població de Barcelona. A les altres 2 granges no se detectaren infeccions pel VHE. Tampoc s'identificà cap soca del VHE d'origen boví a l'estudi preliminar realitzat.Finalment es va dur a terme un estudi per identificar els aminoàcids de l'epítop neutralitzant del VHE que podien ser potencialment importants per la conformació d'aquest epítop. S'estudià el comportament d'anticossos contra l'epítop neutralitzant de la soca Sar55 (genotip 1) davant la Mex14 (genotip 2) i pèptids mutats de Sar55 que contenien aa presents a Mex14. No s'observaren diferències en el reconeixement per part dels anticossos, confirmant l'existència d'epítops comuns a ambdues soques. / The overall aim of this thesis is the study of the molecular epidemiology of the Hepatitis E virus (HEV) in industrialized countries, traditionally considered non-endemic for this virus. HEV is an important cause of sporadic and epidemic cases of acute hepatitis in endemic areas. In non-endemic regions sporadic cases are often associated to HEV strains imported from endemic areas, although autochthonous strains have also been isolated in industrialized countries, where the seroprevalence values vary from 1 to 5% or higher. Urban sewage samples from Barcelona (Spain), Washington D.C. (USA), Patras (Greece), Umeå (Sweden) and Nancy (France) were processed and tested by nested RT-PCR. HEV was detected in Barcelona (47.0% positives samples, with more than 18 different strains detected), Washington D.C. (20% positives samples) and Nancy (25% positive samples). A high diversity of strains was detected infecting simultaneously the population. The strains identified in these industrialized areas belonged mainly to genotype 3.Cases of acute hepatitis E were also detected in humans living in the area of Barcelona and caused by imported and autochthonous strains. The RNA of the virus was detected in patients with detectable levels of IgM antiHEV, although presumptive infections with only an increase and further decrease of the levels of IgG antiHEV were also identified.Moreover, HEV was detected in a swine herd located in the area of Barcelona, where the seropositive animals were older than 8 weeks. The strain infecting the animals belonged to genotype 3 and was very similar to the human HEV strains detected in humans and sewage in the same area. Finally an attempt to identify amino acids critical for the correct conformation of the neutralization epitope present in the capsid of the HEV was performed. Antibodies against Sar55 (genotype 1) were tested against Mex14 (genotype 2) and mutated peptides with the sequence of the neutralization epitope of Sar55 and some amino acids from Mex14. No differences were observed, confirming the existence of a common neutralization epitope in HEV strains from different genotypes.

L’arsènic és un element que es troba en el medi sota diverses formes químiques, cadascuna de les quals presenta una toxicitat i una reactivitat diferent. A l’aigua de mar, l’arsènic és present en concentracions baixes (0,001 mg As kg-1). Per altra banda, les algues tenen una concentració total d’arsènic molt superior (1-350 mg As kg-1). Tot i així, la fórmula química en aquest cas és predominantment la organo-metàl.lica, sobretot, com a arseno-sucres. Pel que fa a la tesi, la primera part de l’estudi experimental n’estudia la metodologia. S’han comparat diversos tipus de tractament previ de la mostra, s’han desenvolupat mètodes cromatogràfics i s’han preparat materials de referència per al control de qualitat. A la segona part, s’han analitzat mostres originàries de zones que no havien estat estudiades fins ara, com el golf Termaïc i Santorini (Grècia), la Terra del Foc (Argentina) i el Carib panameny. A més, s’ha comparat l’especiació d’arsènic dins d’estructures morfològiques d’algues brunes i com afecta el seu embarracat a la platja. També s’ha realitzat un estudi amb mostres d’aigua continental a Xile. La conca del Loa es troba en una regió minera amb uns nivells ambientals d’arsènic alts. En aquest estudi s’han trobat algues hiperacumuladores, les quals es podrien usar en estudis futurs de bioremediació. En el decurs de la tesi s’ha treballat en col.laboració amb les universitats següents: Universidad Católica del Norte (Xile), Universitat de Bremen (Alemanya), Universitat de Creta (Grècia), Universitat Aristotèlica de Salònica (Grècia). També s’ha comptat amb la col.laboració del Departament de Biologia Vegetal de la Universitat de Barcelona (UB). / Arsenic in the marine ecosystem may derive from natural sources or anthropogenic activities. Inorganic arsenic predominates in seawater. In living organisms, organoarsenic compounds were detected years ago. Marine algae contain most of their arsenic in the form of arsenosugars. In recent decades, a number of studies have described the mechanisms of the transformation and accumulation of arsenicals as well as correlations among arsenosugars and algal orders. Furthermore, there have been several reports of the potentially toxic character of such organoarsenic compounds. The presence and behaviour of arsenic compounds in algae is of interest not only to assess the pollution level in a particular zone, but to evaluate the health risk posed by the consumption of seaweed. The first part of the project was focused on the analytical procedures regarding arsenic speciation. Firstly, the effect of pre-treatments in samples and the storage condition were studied. The second study was the adaptation of our chromatographically method in order to use MSD-TOF as an analyser. The third lane followed was the preparation of reference materials. Individual solutions for each arsenosugar were prepared from algal extracts and a feasibility study was conducted on a Reference Material prepared from the alga wakame for arsenic species. The second part consisted of a series of studies in unstudied geographical zones such as Thermaikos Gulf (Greece), Santorini (Greece), Tierra del Fuego (Argentina) and Panama’s Caribbean Rivera. In addition, freshwater algae and plants from Atacama Desert in Chile were analysed. We had also compared the speciation of arsenic in different structural parts and in algae that were collected on the coast. For these studies we collaborated with the following universities: Universidad Católica del Norte, Universität Bremen, University of Creta and the Aristotle University of Thessaloniki. We had also worked with the Department of Plant Biology of the University of Barcelona.