L'objectiu d'aquest treball és l'avaluació dels efectes que té el procés de congelació-descongelació en diferents estructures de l'espermatozoide porcí, com ara l'estructura nuclear, la funció mitocondrial i l'estructura subpoblacional espermàtica. En el primer estudi es va comprovar l'efecte de la congelació-descongelació sobre l'estructura nuclear de l'espermatozoide porcí. El procés de congelació-descongelació no va causar trencament de l'ADN però sí que va provocar una desestabilització dels complexes protamina-1-ADN. Aquesta desestabilització ja es va començar a fer evident en les mostres refrigerades a 5 ºC, demostrant que és la fase de refrigeració fins a 5 ºC una de les més letals durant la congelació d'espermatozoides porcins. En el segon treball es van avaluar els canvis que pateix l'estructura subpoblacional mòtil del semen de porc durant el procés de congelació-descongelació, tenint en compte la congelabilitat dels ejaculats, a més de l'activitat mitocondrial i la formació d'espècies reactives de l'oxigen (ROS) d'origen mitocondrial. Així, es van observar 4 subpoblacions mòtils en tots els tractaments (fresc i congelat-descongelat) i totes les congelabilitats (bons, moderats i mal congeladors) estudiades. La resposta de molts dels paràmetres de motilitat estudiats després de la congelació-descongelació, va ser molt diferent en el semen dels mals congeladors en comparació amb els bons congeladors. A més, en l'estudi de l'activitat mitocondrial es va observar que les mostres dels mals congeladors eren les que presentaven una activitat mitocondrial més baixa. Finalment, en el tercer treball es va estudiar l'efecte de la criopreservació sobre la funció mitocondrial de l'espermatozoide porcí. Es va avaluar l'activitat mitocondrial juntament amb el ritme de formació de ROS d'origen mitocondrial, així com l'expressió i la localització de dues proteïnes importants en la funció mitocondrial, la mitofusina-2 (Mfn-2) i l'actina. Es va observar que tant l'activitat mitocondrial com la formació de ROS disminuïen amb la congelació amb un descens inicial en la refrigeració. A més, també es van observar canvis en l'expressió i localització tant de la Mfn-2 com de l'actina, que ja es van fer aparents en la refrigeració. En conclusió, aquests estudis han demostrat que la majoria dels danys provocats pel procés de congelació-descongelació s'inicien durant la refrigeració a 5 ºC, sent aquest pas molt important per a la supervivència espermàtica. El procés de congelació-descongelació provoca desestructuració nuclear, sense arribar a provocar el trencament nuclear, així com canvis en l'estructura de subpoblacions espermàtiques mòtils, sent aquests canvis més evidents en ejaculats amb baixa qualitat en la congelació. Finalment, la congelació-descongelació provoca una disminució de l'activitat mitocondrial deguda a canvis en l'expressió i localització de proteïnes que regulen la funció mitocondrial. / El objetivo de este trabajo es el de evaluar los efectos que tiene el proceso de congelación-descongelación en diferentes estructuras del espermatozoide porcino, como la estructura nuclear, la función mitocondrial y la estructura subpoblacional espermática. En el primer estudio se comprobó el efecto de la congelación-descongelación sobre la estructura nuclear del espermatozoide porcino. El proceso de congelación-descongelación no causó fraccionamiento del ADN, pero sí que provocó una desestabilización de los complejos protamina-1-ADN. Esta desestabilización ya se empezó a hacer evidente en las muestras refrigeradas a 5 ºC, demostrándose que es la fase de refrigeración hasta 5 ºC una de las más letales durante la congelación de espermatozoides porcinos. En el segundo trabajo se evaluaron los cambios que sufre la estructura subpoblacional mótil del semen de cerdo durante el proceso de congelación-descongelación, teniendo en cuenta la congelabilidad de los eyaculados, además de la actividad mitocondrial y la formación de especies reactivas del oxigeno (ROS) de origen mitocondrial. Así, se observaron 4 subpoblaciones mótiles en todos los tratamientos (fresco y congelado-descongelado) y todas las congelabilidades (buenos, moderados y malos congeladores) estudiadas. La respuesta de la mayoría de los parámetros de motilidad estudiados después de la congelación-descongelación, fue muy diferente en el semen de los malos congeladores en comparación con los buenos congeladores. Además, en el estudio de la actividad mitocondrial se observó que las muestras de los malos congeladores eran las que presentaban una actividad mitocondrial más baja. Finalmente, en el tercer trabajo se estudió el efecto de la criopreservación sobre la función mitocondrial del espermatozoide porcino. Se evaluó la actividad mitocondrial juntamente con el ritmo de formación de ROS de origen mitocondrial, así como la expresión y la localización de dos proteínas importantes en la función mitocondrial, la mitofusina-2 (Mfn-2) y la actina. Se observó que tanto la actividad mitocondrial como la formación de ROS disminuían con la congelación con un descenso inicial en la refrigeración. Además también se observaron cambios en la expresión y localización tanto de la Mfn-2 como de la actina, que ya se hicieron aparentes en la fase de refrigeración. En conclusión, estos estudios han demostrado que la mayoría de los daños provocados por el proceso de congelación-descongelación se inician durante la refrigeración a 5 ºC, siendo este paso muy importante para la supervivencia espermática. El proceso de congelación-descongelación provoca desestructuración nuclear, sin llegar a provocar el fraccionamiento nuclear, así como cambios en la estructura de subpoblaciones espermáticas mótiles, siendo estos cambios más evidentes en eyaculados con baja calidad en la congelación. Finalmente, la congelación-descongelación provoca una disminución de la actividad mitocondrial debida a cambios en la expresión y localización de proteínas que regulan la función mitocondrial. / The aim of this work is to evaluate the effects of freezing-thawing process on different structures of porcine spermatozoa, such as nuclear structure, mitochondrial function and spermatic subpopulational structure. In the first study we tested the effect of freezing-thawing on the nuclear structure of porcine spermatozoa. Freezing-thawing did not cause DNA fragmentation, although a clear destabilization of the protamine-1-DNA complexes was apparent. This destabilization started after cooling phase to 5 ºC included in the freezing-thawing procedure. This indicates that this cooling phase is one of the most lethal phases during the freezing-thawing process of porcine spermatozoa. In the second study we evaluated the changes that the boar sperm motile subpopulational structure suffered during the freezing-thawing procedure taking into account the freezability of the ejaculates, as well as the mitochondrial activity and the mitochondrial formation of reactive oxygen species (ROS). We observed 4 motile subpopulations in all the treatments (fresh and frozen-thawed) and all the freezabilities (good, average and bad freezers) studied. The response of the majority of the motility parameters studied after the freezing-thawing was very different in the bad freezers semen compared with the good freezers. Furthermore, in the study of the mitochondrial activity we observed that the bad freezers samples presented the lowest mitochondrial activity. Finally, in the third work we studied the effect of the cryopreservation on the mitochondrial function of porcine spermatozoa. We evaluated the mitochondrial activity together with the rhythm of mitochondrial ROS formation, as well as the expression and localization of two important proteins on the mitochondrial function, mitofusin-2 (Mfn-2) and actin. We observed that mitochondrial activity as well as mitochondrial ROS formation decreased during the freezing with an initial drop in the cooling phase. Furthermore we also observed changes on the expression and localization of Mfn-2 and actin, which became apparent on the cooling phase. In conclusion, this study has demonstrated that the majority of the damage caused by the freezing-thawing process began during the cooling phase to 5 ºC, being this step very important for sperm survival. The freezing-thawing process caused a nuclear destructuration, without causing nuclear fragmentation, as well as changes on the motile sperm subpopulational structure, being these changes more evident on ejaculates with the poorest freezing quality. Finally, freezing-thawing caused a decrease on the mitochondrial activity due to changes on the expression and localization of proteins which regulate mitochondrial function.

A través d'aquest treball s'ha realitzat un estudi morfològic de la superfície osteocondral d'empelts osteocartilaginosos procedents del còndil intern de la raça de conill New Zealand. S'han dissenyat tres grups a estudi, un grup control, corresponent als empelts en estat fresc i dos grups a estudi que corresponen als empelts criopreservats mitjançant el medi RPMI sense L-glutamina i els empelts criopreservats mitjançant el medi Krebs-Henseleit modificat.L'objectiu d'aquest treball ha estat obtenir imatges de la superfície osteocondral dels empelts osteocondrals amb un microscopi electrònic de rastreig ambiental i avaluar i comparar els principals aspectes morfològics de la superfície articular d'empelts osteocondrals frescos amb empelts osteocondrals que han estat emmagatzemats amb els dos mètodes diferents de criopreservació, mitjançant un sistema de classificació validat, a partir de les imatges obtingudes amb un microscopi electrònic de rastreig ambiental. la conclusió de l'estudi ha estat que el medi Krebs-Henseleit modificat mostra imatges més pròximes a les obtingudes dels empelts en estat fresc que el seu homòleg en medi RPMI sense L-glutamina. / In this work a morphological study of the osteochondral surface of osteochondral grafts coming from the internal condile of the New Zealand rabbit race has been carried out. Three study groups have been designed, the control group that corresponds to the fresh state grafts, a second one cryopreserved with RPMI without L-glutamine method, and the third one cryopreserved with modified Krebs-Henseleit method. Surface's images of each group have been obtained by means of an environmental scanning electronic microscope and after that they have been classified using a validated scale. Later on we have proceeded to the evaluation and comparison of these images with a statiscally method. In this study we have concluded that the cryopreservation modified Krebs-Henseleit method shows images of environmental scanning electronic microscope more similar to the fresh state than those obtained with RPMI without L-glutamine method. / RESUMEN:A través de este trabajo se ha realizado un estudio morfológico de la superficie osteocondral de injertos osteocartilaginosos procedentes del cóndilo interno de conejo raza New Zealand. Se han diseñado tres grupos de estudio, un grupo control, que corresponde a los injertos en estado fresco y dos grupos a estudio que corresponden a los injertos criopreservados mediante medio RPMI sin L-glutamina y los injertos criopreservados mediante Krebs-Henseleit modificado.Se han obtenido imágenes de superficie de cada grupo mediante un microscopio electrónico de rastreo ambiental y se han clasificado utilizando un método validado por nuestro grupo de investigación, para proceder posteriormente a la evaluación y comparación de dichas imágenes. Se ha concluido en este estudio que el medio de criopreservación Krebs-Henseleit modificado muestra imágenes de microscopia electrónica de rastreo ambiental más próximas al estado fresco que su homólogo mediante RPMI sin L-glutamina.

L'ús d'esperma criopreservada en la inseminació artificial (IA) d'espècies d'interès productiu permet un major control sanitari i la creació de bancs de germoplasma d'alt valor genètic, entre d'altres avantatges. En el mercat porcí la major part de les inseminacions són encara realitzades amb semen refrigerat degut a l'èxit de l'aplicació de diluents de llarga durada i també a causa de la sensibilitat de l'esperma porcina a la criopreservació. Malgrat que aquesta sensibilitat ve donada per característiques particulars de la fisiologia espermàtica en l'espècie, algunes ejaculacions mantenen els paràmetres de qualitat espermàtica després de la criopreservació (ejaculacions amb bona "congelabilitat", GFEs) enfront d'altres que no sobreviuen al procés (ejaculacions amb mala "congelabilitat", PFEs). El primer objectiu de l'estudi va ser comparar ambdós grups en termes de fertilitat in vivo. El segon objectiu va ser testar l'eficiència de la inseminació postcervical (post-CAI) amb l'esperma criopreservada. El tercer objectiu va ser buscar predictors de la congelabilitat de les ejaculacions, tant en les GFEs com en les PFEs i en tres passos del procés de criopreservació (a 17ºC, a 5ºC i a 240 min postdescongelació). Aquest objectiu es va dur a terme mitjançant l'avaluació de paràmetres convencionals de qualitat espermàtica i a través de l'estudi de la localització i la reactivitat sota el microscopi de tres proteïnes (GLUT3, HSP90AA1 i Cu/ZnSOD) relacionades amb la fisiologia espermàtica i amb possibles rols en la congelabilitat. El quart objectiu va ser quantificar l'expressió de les tres proteïnes per transferència western, tant en espermatozoides d'ejaculacions GFEs com en els d'ejaculacions PFEs i en els tres passos abans esmentats, per tal de determinar el seu potencial com a predictores de la congelabilitat. Pel primer i el segon objectiu, 86 truges van ser inseminades per post-CAI amb 26 ejaculacions de mascles Piétrain dividides en una porció refrigerada a 17ºC (tractament control) i una porció criopreservada, ambdues porcions classificades alhora com a GFEs o PFEs. Els resultats més rellevants van demostrar que les probabilitats d'embaràs eren dues vegades menors en inseminacions amb esperma criopreservada d'ejaculacions PFEs (P < 0.05) que en inseminacions amb esperma criopreservada d'ejaculacions GFEs, fet que indica que les ejaculacions amb percentatges elevats d'espermatozoides mòbils progressius i d'integritat de membrana (per sobre del 40% en les GFEs) són més favorables a provocar embarassos que no pas aquelles ejaculacions amb una pobra funció espermàtica in vitro (PFEs). Ni el nombre de truges que van donar a llum, ni la quantitat de garrins, ni el risc de reflux espermàtic van ser significativament diferents entre les inseminacions amb esperma criopreservada d'ejaculacions GFEs i les inseminacions control amb semen refrigerat, la qual cosa demostra la bona aplicabilitat de la inseminació post-CAI amb l'esperma criopreservada. Finalment, pel tercer i quart objectius van ser criopreservades 29 i 11 ejaculacions de mascles Piétrain, respectivament. Dos paràmetres cinètics espermàtics, la linealitat (LIN) i la rectitud (STR), van mostrar una hiperactivació de la mobilitat superior en les ejaculacions PFEs que en les GFEs després de 30 min a 5ºC durant la criopreservació. A més, la combinació d'ambdós paràmetres va donar una fiabilitat propera al 72% en la predicció de la congelabilitat de les ejaculacions porcines. Tot i que no va ser possible predir la congelabilitat mitjançant l'avaluació de les tres proteïnes al microscopi, els resultats de transferència western van revelar diferències en l'expressió de la HSP90AA1 en l'esperma a 17ºC, molt possiblement relacionades amb la millor supervivència a la criopreservació dels espermatozoides d'ejaculacions GFEs. Aquests resultats suggereixen que la promoció de la criopreservació d'esperma porcina per la seva aplicació en IA passa pel desenvolupament de tests per la predicció de la congelabilitat en semen refrigerat. / The use of frozen-thawed (FT) sperm in artificial insemination (AI) of species with productive interest allows higher sanitary control and the creation of high genetic value sperm banks, among other advantages. In the swine market, most inseminations are still performed with refrigerated semen (FS) because of the successful application of long-term extenders and the sensitivity of boar sperm to cryopreservation. Although this sensitivity is provided by particular features of the sperm physiology in boars, some boar ejaculates maintain the sperm quality parameters after freezing (good freezability ejaculates, GFEs) in front of others that do not survive the process (poor freezability ejaculates, PFEs). The first objective of the study was to compare both groups in terms of field fertility. The second objective was to test the efficiency of the post-cervical AI (post-CAI) with FT sperm. The third objective was to search for predictors of the ejaculate freezability by assessing, both in GFEs and in PFEs and in three steps during the cryopreservation procedure (17ºC, 5ºC and 240 min post-thaw), conventional sperm quality parameters and the location and reactivity, under the microscope, of three proteins related to the sperm physiology with potential roles in freezability (GLUT3, HSP90AA1 and Cu/ZnSOD). The fourth objective was to quantify, through western blotting, the expression of the three proteins, both in GFEs and in PFEs and in the three steps mentioned, to determine their potential as freezability predictors. For the first and second objectives, 86 sows were inseminated by post-CAI with 26 ejaculates from Piétrain boars divided into a 17ºC FS portion (control treatment) and a cryopreserved (FT) sperm portion, the two portions in turn classified into GFEs and PFEs. The most relevant outcomes were that the probabilities of pregnancy resulted two times lower after inseminations with FT-PFEs (P < 0.05) compared to FT-GFEs, which indicates that ejaculates with high post-thaw sperm progressive motility and membrane integrity (over 40% in GFEs) are more likely to result in pregnancies than those with poor in vitro sperm function (PFEs). Neither the number of farrowing sows and the litter size nor the risk of sperm backflow was significantly different in FT-GFEs from that achieved in FS control treatments, which showed the good applicability of post-CAI to boar FT sperm. For the third and fourth objectives, 29 and 11 Piétrain boar ejaculates, respectively, were cryopreserved. Two kinematic indices, the sperm linearity (LIN) and the sperm straightness (STR), revealed higher hyperactivated motility in PFEs than in GFEs when assessed after 30 min at 5ºC during cryopreservation, the combination of the two motility parameters showing around 72% confidence in the freezability prediction of ejaculates. Whereas it was not possible to predict the freezability of the boar ejaculates by assessing the three proteins under microscope, results from western blot showed differences in the HSP90AA1 expression in sperm at 17ºC that are most possibly related to the best cryosurvival of GFEs. This finding aims to promote the cryopreservation of boar sperm intended for use in AI through the development of tests for freezability prediction in FS.