Es realitza una breu introducció a la Química Supramolecular, la qual estudia les estructures i funcions de les associacions que resulten de la unió d'espècies moleculars a través d'enllaços intermoleculars, no covalents. El reconeixement molecular, reactivitat i transport són les funcions bàsiques de les espècies supramoleculars.El present treball tracta de la química supramolecular d'anions i del potential efecte catalític de complexos de Zinc amb lligands hexaazamacrocilics en reaccions de hidròlisis d'esters de fosfat.Els lligands descrits en aquest treball són lligands macrocíclics hexadentats formats per amines secundàries o terciàries enllaçades a cadenes alquíliques de dos o tres àtoms de carbonis formant dos braços, que estan unides per un espaiador, El conjunt de lligands que s'estudien permeten estudiar els diferents factors, geomètrics, electrònics i estèrics que controlen els fenòmens de reconeixement molecular. El treball descriu en detall els procediments de síntesi i la caracterització d'aquest conjunt de lligands.S'ha realitzat un estudi sistemàtic dels diferents factors que afecten als fenòmens de reconeixement molecular entre lligands macrocíclics (L), descrits anteriorment i substrats aniònics (S): fosfats, polifosfats i dicarboxilats. Els estudis s'han realitzat tant en dissolució aquosa, a partir de mesures potenciomètriques, com en estat sòlid per difracció de Raig-X a partir de la obtenció de les estructures cristal·lines dels complexos. La força de l'enllaç en els complexos ternaris H:L:S es racionalitza en termes d'enllaç per pont d'hidrogen, interaccions electrostàtiques i interaccions per -Stacking. Així mateix es racionalitza la importància de les dimensions i forma de la cavitat en el grau d'interacció.Actualment hi ha un gran interès en l'estudi del paper que juguen els ions metàl·lics en el centre actiu dels metal·loenzims hidrolítics tal com la carboxipeptidasa, que catalitza la hidròlisi d'aminoàcids C-terminals de substrats polipeptídics, l'anhidrasa carbònica, que catalitza la reacció d'hidratació del CO2 per donar hidrogencarbonat, la fosfatasa alcalina, que actua catalitzant la hidròlisi no específica de monoesters de fosfats a pH alcalí.El Zn(II) és un metall que es troba sovint formant part dels centres actius dels metal·loenzims i és el segon element de transició més abundant en els organismes vius. Per aquest motiu són útils els models sintètics que puguin actuar com a mimetitzadors de reaccions bioinorgàniques en les que els metal·loenzims juguen un paper com a catalitzadors. Els models sintètics són complexos de metalls de transició formats per un lligand o lligands en el seu entorn de coordinació més immediat que tinguin efectes electrònics i estèrics els més similar possible als que es produeixen en el centre actiu dels enzims.Donat la importància dels complexos de Zn(II) com a models biomimètics de metal·loenzims hidrolítics, s'han sintetitzat i caracteritzat complexos dinuclears de Zn(II) amb lligands hexaazamacrocíclics descrits anteriorment.S'ha realitzat un estudi de la seva activitat catalítica en la hidròlisi d'un ester activat, l'acetat de p-nitrofenil, un substrat característic que s'utilitza per analitzar l'activitat catalítica dels models biomimètics. / The dissertation starts with a brief introduction to Supramolecular Chemistry which studies the structures and functions of the associations that result from the binding of several molecular entities through intermolecular, non covalent bonds. Molecular recognition , reactivity and transport consitute the basic functions of supramolecular species.The dissertation focuses on the supramolecular chemistry of anions and on the studies of the catalytic effects of Zinc complexes on hydrolysis reactions.The ligands described in this work, having secondary or tertiary amines bonded to alkyl chains of two or three carbons, form a cyclic hexadentate structure thanks to the bonding to several bridges. The group of ligands studied allow to have a control on the effect that several properties such as geometry, electronic distribution and esterical effects have on molecular recognition fenomena. The dissertation describes in detail the synthesis and charcterization of this group of ligands.This work is a systematic study of the conditions that influence molecular recognition fenomena between the afore mentioned ligands (L) and anionic substrates such as phosphates, polyphosphates and dicarboxylates. This studies have been made both in solution, through potentiometric titrations, and in solid state by X-Ray diffraction studies.The bond strength in species of the type H:L:S is rationalised in terms of hydrogen bonding, electrostatic interactions and -Stacking fenomena. The importance of the shape and size of the cavity of the ligand is also discussed in deep.There has been a great interest in the role that the metallic ions play within the active center of hydrolityc metal-enzymes such as carboxypeptidase or carbonic anhydrase. In this work dinuclear zinc complexes using hexaazamacrocyclic ligands have been synthesised and it's catalytic effect in the hydrolisis of p-nitrophenyl acetate has been studied. Those are potential synthetic models that mimic the funtion of metal-enzymes.

Até recentemente, o povoamento das Américas era visto como um produto de uma expansão em linhas paralelas do norte para o sul do continente. Sob este cenário, os sítios arqueológicos dos primeiros americanos deveria obedecer um gradiente cronológico seguindo a mesma lógica, independente de sua longitude. Recentemente, no entanto, especialistas começaram a reconhecer que certas características dos diferentes biomas poderiam favorecer diferentes taxas de expansão populacional. Beaton (1991), por exemplo, sugeriu que as expansões humanas em escala continental seriam mais condicionadas às características do ambiente (biomas) de que a distâncias geográficas lineares, ideia esta, também suportada por Dixon (2001). Neste estudo foi testada a hipótese de Beaton e Dixon, aplicada às Américas, investigando se a estrutura genética dos nativos americanos atuais é influenciada pelos biomas que elas ocupam. Para fazer isso, três diferentes tipo de matrizes foram construídas baseadas em dados de DNA mitocondrial e microssatélites de grupos de nativos americanos: uma, formada por distâncias genéticas (Fst) entre as populações, outra formada pelas distâncias geográficas entre as mesmas populações em quilômetros, e uma última formada pelas distâncias fisiográficas. Essas matrizes foram comparadas pela correlação de Pearson seguida de testes de Mantel e parciais de Mantel. Os resultados obtidos mostraram que em geral os diferentes biomas não tiveram um papel significativo na estruturação genética das populações nativas americanas, ao menos como estão distribuídas hoje. / Until recently, the settlement of the Americas was seen as the product of a \"bow wave\" human expansion from north do south. Under this scenario, the archaeological sites of the first americans should obey a chronological gradient following the same logic, independent of their longitude. Recently, however, specialists began to recognize that certain characteristics of different biomes could have favored different rates of demic expansion. Beaton (1991), for instance, suggested that human expansions in continental scales are much more conditioned by the ecological attributes of the macro environmental zones (biomes) involved than by linear geographic distances, an idea also spoused by Dixon (2001). In this study we test Beaton´s and Dixon´s ideas, as applied to the Americas, by investigating if the genetic structure of recent native american populations is influenced by the biomes they occupy. In order to do this, three different kinds of matrices were constructed based on the frequency of mtDNA and microsatelites from native american groups: one formed by the genetic distances (Fst) among the populations, a second one formed by the geographic distances among the same populations in kilometers, and a last one formed by their \"physiographic\" distances. These matrices were compared by Pearson´s correlation followed by Mantel and partial Mantel tests. The results obtained showed that in general the different biomes did not play a significant role in the native american genetic structuring, at least as they are distributed today.

El projecte de tesi doctoral s'emmarca en la producció de plantes inoculades amb soques seleccionades del fong ectomicorrízic comestible Lactarius deliciosus i en el seguiment de la seva persistència un cop establert en camp. S'ha avaluat la capacitat colonitzadora de 25 soques de L. deliciosus en síntesi en cultiu pur amb Pinus pinaster. Els resultats han mostrat que les soques provades presenten diferent potencial colonitzador. La capacitat de formació de micorrizes s'ha relacionat de manera negativa amb el temps des de l'aïllament del cultiu i, de manera positiva, amb la capacitat de formació de rizomorfs. S'han posat a punt diferents tècniques moleculars per a la caracterització específica i intraespecífica de L. deliciosus i s'ha comprovat la seva efectivitat en la identificació en camp del fong en les fases críptiques de la simbiosi (micorriza i miceli extraradical present en el sòl). L'encebador LDITS2R, dissenyat a la regió ITS del rDNA de L. deliciosus, en combinació amb l'encebador universal ITS1 ha permès l'amplificació específica d'aquest fong mitjançant PCR a partir de DNA extret directament de mostres de camp. L'anàlisi single strain conformation polymorphisms (SSCP) dels productes específics amplificats ha permès distingir fins a nou patrons diferents entre les 18 soques de L. deliciosus analitzades que permeten la identificació intraespecífica de la soca seleccionada introduïda en camp. S'ha produït planta micorrizada amb L. deliciosus en hivernacle i s'ha posat a punt un sistema de quantificació individualitzada i no destructiva de la colonització radical inicial mitjançant l'anàlisi de fotografies digitals. La planta produïda s'ha establert en plantacions experimentals i s'ha avaluat la persistència del fong inoculat a diferents temps per recompte del percentatge de micorrizes i quantificació del miceli extraradical mitjançant PCR en temps real. S'ha conclòs que la persistència de les micorrizes i l'extensió del miceli en el sòl es veuen afectades per les condicions de la localitat d'establiment de la plantació i per la soca inoculada. En canvi, el nivell inicial de colonització no ha tingut un efecte significatiu, en les condicions assajades, en la persistència de L. deliciosus. Per últim, s'ha avaluat la persistència de L. deliciosus enfront a dues espècies de Rhizopogon potencialment competidores que poden desplaçar el fong introduït. S'ha detectat un efecte negatiu de R. roseolus en la persistència de L. deliciosus. Els resultats suggereixen que la competència entre aquests dos fongs té lloc a nivell del sistema radical per la colonització de les arrels lliures mentre que no s'ha detectat interacció negativa a nivell de miceli extraradical. La correlació entre el percentatge de micorrizes i la quantitat de miceli present en el sòl ha estat positiva per a les tres espècies estudiades. En conseqüència, la quantificació de miceli extraradical pot ser un bon indicador del grau de colonització radical de la planta i permetre un seguiment no destructiu del fong en camp. / The main objective of the thesis project is the production of inoculated plants with selected strains of the edible ectomycorrhizal fungus Lactarius deliciosus and tracking its persistence once established in field plantations. The colonization ability of 25 strains of L. deliciosus has been evaluated in pure culture synthesis with Pinus pinaster. The results have shown differences in root colonization level of the evaluated strains. The formation of mycorrhizas has been negatively related to the age of the fungal culture and positively to the formation of rhizomorphs. Different molecular techniques have been optimized for specific and intraspecific characterization of L. deliciosus and evaluated for their effectivity in field identification of the fungus in the cryptic phases of the symbiosis (mycorrhizas and extraradical mycelium present in the soil). The design of the primer named LDITS2R in the ITS region of the rDNA of L. deliciosus combined with the universal primer ITS1 has allowed specific amplification of this fungus by PCR from DNA extracted from field samples. Single strain confromation polymorphisms (SSCP) analysis of the specific amplified products has provided nine different patterns among the 18 L. deliciosus analyzed strains which allowed for the intraspecific identification of the selected inoculated strain. Plants mycorrhizal with L. deliciosus have been produced in the nursery and initial radical colonization has been individually quantified in a non-destuctive way by analysis of digital photographs. Experimental plantations have been established with the inoculated plants. Fungal persistence has been evaluated at different times by determining the percentage of mycorrhizas and the production of extraradical soil mycelium by real time PCR. The site and the inoculated strain significantly affected the persistence of mycorrhizas and the extension of the extraradical soil mycelium whereas no effect of the initial colonization level was observed under the experimental conditions tested. Finally, the persistence of L. deliciosus against two Rhizopogon species identified as potential competitors has been evaluated. The presence of R. roseolus in the field site affected negatively the persistence of L. deliciosus. The results obtained suggest that competition between these two fungi takes place at the root system level for colonization of the available roots. No negative interaction between extraradical mycelia of both species was observed. Linear correlations between the percentage of mycorrhizas and soil mycelium biomass were significant and positive for the three fungal species studied. Consequently, the quantification of extraradical mycelium could be a good indicator of the root colonization level of the plant allowing for non-destructive tracking of the fungus in the field.

Até recentemente, o povoamento das Américas era visto como um produto de uma expansão em linhas paralelas do norte para o sul do continente. Sob este cenário, os sítios arqueológicos dos primeiros americanos deveria obedecer um gradiente cronológico seguindo a mesma lógica, independente de sua longitude. Recentemente, no entanto, especialistas começaram a reconhecer que certas características dos diferentes biomas poderiam favorecer diferentes taxas de expansão populacional. Beaton (1991), por exemplo, sugeriu que as expansões humanas em escala continental seriam mais condicionadas às características do ambiente (biomas) de que a distâncias geográficas lineares, ideia esta, também suportada por Dixon (2001). Neste estudo foi testada a hipótese de Beaton e Dixon, aplicada às Américas, investigando se a estrutura genética dos nativos americanos atuais é influenciada pelos biomas que elas ocupam. Para fazer isso, três diferentes tipo de matrizes foram construídas baseadas em dados de DNA mitocondrial e microssatélites de grupos de nativos americanos: uma, formada por distâncias genéticas (Fst) entre as populações, outra formada pelas distâncias geográficas entre as mesmas populações em quilômetros, e uma última formada pelas distâncias fisiográficas. Essas matrizes foram comparadas pela correlação de Pearson seguida de testes de Mantel e parciais de Mantel. Os resultados obtidos mostraram que em geral os diferentes biomas não tiveram um papel significativo na estruturação genética das populações nativas americanas, ao menos como estão distribuídas hoje. / Until recently, the settlement of the Americas was seen as the product of a \"bow wave\" human expansion from north do south. Under this scenario, the archaeological sites of the first americans should obey a chronological gradient following the same logic, independent of their longitude. Recently, however, specialists began to recognize that certain characteristics of different biomes could have favored different rates of demic expansion. Beaton (1991), for instance, suggested that human expansions in continental scales are much more conditioned by the ecological attributes of the macro environmental zones (biomes) involved than by linear geographic distances, an idea also spoused by Dixon (2001). In this study we test Beaton´s and Dixon´s ideas, as applied to the Americas, by investigating if the genetic structure of recent native american populations is influenced by the biomes they occupy. In order to do this, three different kinds of matrices were constructed based on the frequency of mtDNA and microsatelites from native american groups: one formed by the genetic distances (Fst) among the populations, a second one formed by the geographic distances among the same populations in kilometers, and a last one formed by their \"physiographic\" distances. These matrices were compared by Pearson´s correlation followed by Mantel and partial Mantel tests. The results obtained showed that in general the different biomes did not play a significant role in the native american genetic structuring, at least as they are distributed today.

Polioviruses have been around for a long time in man's history. Before the development of killed and live virus vaccines in the 1960's, poliomyelitis was a serious problem in public health. Since then paralytic poliomyelitis remains a threat in certain underdeveloped countries but has been considered a conquered disease in the developed world. The molecular epidemiology of wild-type 1 polioviruses (WPV1) isolated in Angola in 2005, the Democratic Republic of the Congo (DRC) in 2006-2008 and Namibia in 2006 were investigated by sequence analysis of the complete VP1 gene of all isolates. All outbreak viruses clustered with the Indian type 1 genotype (SOAS) which was unique to India circulating endemically in the Uttar Pradesh (UP) and Bihar provinces in Northern India. Epidemiological and virological analyses suggested that the Namibia outbreak virus had been circulating without detection for at least one year in Angola. Four cases of acute flaccid paralysis (AFP) occurred in children in Madagascar in 2005. Molecular analysis confirmed cVDPV type 2 and 3 in affected patients. The first case, occurred in Toliara II district, on 09 April 2005. The last two cases were in the Toliara I and Beloha districts and paralysis onset on 26 June and 13 July 2005 respectively. Partial genomic sequencing of the poliovirus isolates revealed considerable divergence from the prototype Sabin strain in all cases. This is the second time that type 2 cVDPV is associated with an outbreak of AFP in Madagascar, and to our knowledge the first time that a type 3 cVDPV is identified in Madagascar. A total of fifty-six children with AFP were found to excrete VDPVs of serotype 2 in the DRC between 2005 and 2010. These viruses represent at least three emergences and at least two outbreaks. Partial genomic sequencing of the poliovirus isolates revealed considerable nucleotide sequence divergence of between 1.1% to 2o/o from the prototype Sabin strain in the VP1 region of the viral genome. This was the first time that a type 2 cVDPV outbreak was detected in the DRC. In total, 89 viral isolates obtained from Ethiopia during 2007 to 2010 and partial sequencing analysis confirmed that 13 isolates were VDPV's. Seven AFP cases were type 3, 4 AFP cases were type 2 and 2 contacts for type 3. Partial genomic sequencing of the poliovirus isolates revealed considerable divergence from the prototype Sabin strain in all cases. Finally, cases of AFP where only Sabin-like viruses were identified were investigated in South Africa with 11 possible VAPP cases identified with recombinant events in the 30 region and also revealing a mutation that restore the original stem-loop structure in the internal ribosomal entry site (IRES) in the 5' Non-Translated Region (NTR). In this study, the molecular epidemiology of poliovirus outbreaks that occurred in Angola, Namibia, and the DRC is described that were associated with wild polio 1 and 3. Investigation of Sabin-like vaccine strains in the DRC, Madagascar and Ethiopia identified vaccine-derived polioviruses in AFP cases as well as possible vaccineassociated paralytic poliovirus in South Africa. Copyright / Thesis (PhD)--University of Pretoria, 2012. / Medical Virology / Unrestricted

En aquest treball de tesi doctoral es presenta l’estudi del magnetisme de diferents materials de naturalesa metal•lorgànica emmarcats en diferents famílies. Per un cantó, tenim molècules d’alt espí amb anisotropia magnètica uniaxial negativa. Aquesta anisotropia genera una barrera d’energia en aquestes molècules que impedeix al moment magnètic girar lliurement i l’orienta de forma preferent en una direcció de l’espai. El moment magnètic pot canviar el seu sentit d’orientació superant la barrera d’energia de forma clàssica per activació tèrmica o quànticament per efecte túnel. Aquesta propietat es pot utilitzar per aplicacions tecnològiques d’aquestes molècules en el camp de la gravació magnètica d’ultra-alta densitat o en el camp de la computació quàntica, com a qubits magnètics. En la primera part d’aquesta tesi es presenten els estudis de les propietats magnètiques d’algunes d’aquestes molècules pertanyents a la família del Mn12, en diferents entorns (des de monocristalls fins a partícules polimèriques passant per dissolucions), així com noves tècniques de caracterització magnètica d’aquestes molècules com és el dicroisme circular magnètic. Aquest mètode ens permet per primera vegada mesurar alguns fenòmens de física fonamental en aquestes molècules mitjançant caracterització magneto-òptica, com és ara l’efecte túnel del moment magnètic macroscòpic. En el segon bloc d’aquesta tesis es presenta l’estudi del magnetisme d’una nova família de materials nanoporosos altament innovadors, sintetitzats a partir de radicals trifenilmetílics perclorats (PTM), funcionalitzats amb diferents grups carboxílics. L’ús d’aquests radicals ens ha portat a l’obtenció no només de materials nanoporosos amb un alt grau de porositat i unes propietats magnètiques destacables. La cristal•lització d’aquests radicals ha permès la obtenció del primer ferromagnet nanoporós purament orgànic, amb una temperatura de transició del ordre de 125 mK. La cristal•lització de combinacions d’aquests radicals amb ions de metalls de transició en la aproximació metal-orgànica ha donat lloc a varis sistemes notables. La combinació de ions de Cu(III) amb radicals PTM ens permet obtenir la primera esponja magnètica, material nanoporós amb uns 3 nm de diàmetre i amb propietats de pèrdua i reabsorció de solvents reversibles i detectables a través de les seves propietats magnètiques, convertint-se per tant en un sensor magnètic selectiu a certs dissolvents. Per altra banda, la combinació de ions de Co(II) amb els radicals PTM ens porta a la primera estructura nanoporosa magnètica formada per sistemes helicoïdals no inter penetrats i que presenta uns fenòmens de relaxació lenta molt inusuals: aquesta relaxació presenta una forta dependència amb el camp magnètic aplicat y pot ser descrita mitjançant el model de Davidson-Cole. Així doncs, en aquesta tesi es presenten l’estudi de les propietats magnètiques de diversos materials diferents les propietats dels quals poden ser aprofitades sens dubte per aplicacions d’alt nivell tecnològic que van des de la computació quàntica a sensors magnètics de baixa temperatura, passant per la gravació magnètica d’alta densitat. Els resultats presentats han donat lloc a una sèrie de publicacions en revistes científiques d’alt nivell que es detallen a continuació: 1. Gerbier Ph., et al., Synthesis and Characterization of a [Mn12O12(O2CR)16(H2O)4] Complex Bearing Paramagnetic Carboxylate Ligands. Use of a Modified Acid Replacement Synthetic Approach, Monatshefte für Chemie 134 (2003) 265-276 2. Maspoch D.,et al., A nanoporous molecular magnet with a reversible solvent-induced mechanical and magnètic properties, Nature Materials, 2 (2003) 190-195 3. Ruiz-Molina D.,et al., Isolated Single-Molecule Magnets on the Surface of a Polymeric Thin Film, Advanced Materials, 15 (2003) 42-45 4. Domingo N., et al., Synthesis and Characterization of a new chiral nanomagnet, Polyhedron, 22 (2003) 2355-2358 5. Domingo N., et al., Magnetism of Isolated Mn12 Single-molecule Magnets Detected by Magnetic Circular Dichroism: Observation of Spin Tunneling with a Magneto-optical Technique, Physical Review B 69 (2004) 052405 6. Maspoch D., et al., Self-assembly of a Dicarboxylic Radical: a New Pure Organic Robust Paramagnetic Nanoporous Molecular Material, Journal of the American Chemical Society, 126 (2004) 730-731 7. Maspoch D., et al., A New Robust Nanoporous Pure Organic Magnet, Angewandte Chemie Int. Ed. 43 (2004) 1828-1832 8. Gerbier Ph., et al., Chiral, single-molecule nanomagnets: synthesis, magnètic characterization and natural and magnètic circular dichroism, Journal of Materials Chemistry 14 (2004) 2455-2460 9. Maspoch D., et al.,Open-shell nanoporous salts formed by the supramolecular assembly of a polycarboxylate perchlorinated triphenylmethyl radical and a Co(bpy)3]2+ cation, Crystal Engineering Communications, 6 (2004) 573 - 578 10. Maspoch D., et al., Carboxylic-substituted Polychlorotriphenylmethyl Radicals, New Organic Building-Blocks to Design Nanoporous Magnetic Molecular Materials, Comptes Rendus Chemie 8 (2005) 1213-1225 / This work shows the study of magnetism of different metal-organic materials from different families. On one side, there are the high spin molecules with negative uniaxial magnetic anisotropy. This anisotropy is the origin of an energy barrier in this type of molecules that blocks the orientation of magnetic moment in a single direction of the space. The magnetic moment can change the sense of its orientation in two ways: classically, by thermal activation over the energy barrier, or in a quantic manner, by quantic tunneling effect of the macroscopic magnetic moment through the energy barrier. This property allows thinking about applications of these type of molecules for ultra-high density magnetic recording and quantum computing, as magnetic qubits. The first part of this thesis is devoted to the study of the magnetic properties of some of this molecules of the Mn12 family, in different environments (from monocrystals to polymeric thin films and dissolutions), as well as new characterization techniques for the magnetic characterization of these molecules such as magnetic circular dichroism. This technique, allowed for the first time the measurement of some fundamental physics phenomena in this molecules through magneto-optical characterization, such as the quantum tunneling of the macroscopic magnetic moment. The second part of this thesis is devoted to the study of the magnetic properties of a new family of nanoporous metal-organic and pure organic materials, synthesized on the basis of perclorated triphenylmethyl radicals (PTM), functionalized with different carboxylic groups. The use of this radicals lead to nanoporous materials with a very high degree of porosity combined with interesting magnetic properties. For example, it is shown the first pure organic nanoporous ferromagnet, with a transition temperature of the order of 125 mK. The combination of these radicals with transition metal ions in the metal-organic approximation, also lead to interesting systems. The combination with Cu(III) ions with PTM radicals lead to the first nanoporous magnetic sponge, with reversible properties of solvent absorption-desorption that can be monitorized through its magnetic properties, thus becoming a low temperature magnetic sensor with solvent selectivity. Finally, the combination of Co(II) ions with PTM radicals lead to the firms nanoporous magnetic structure with non-interpenetrated helical networks that show an unusual slow relaxation of the magnetization; this relaxation shows a strong dependence with the magnetic field and can be described with the Davidson-Cole model.

Cette thèse est dédiée à la conception de machines moléculaires pH-sensibles inédites de type muscles et nœuds moléculaires. Le premier muscle moléculaire pH-sensible a été synthétisé de manière très directe, et publié en 2008, en utilisant une stratégie en deux étapes: 1) fermeture des axes encapsulés par cycloaddition 1,3-dipolaire de type Huisgen catalysée par le cuivre (I), 2) méthylation des triazoles formés en triazoliums, capables d'être reconnus par les macrocycles DB24C8. Deux états étirés ou contractés, déclenchés par simple variation de pH, permettent le contrôle de l'orientation et de la distance entre les deux « stoppeurs » glucidiques non reliés de manière covalente. Des stations pyridiniums amides mono ou disubstitués inédites ont également été utilisées pour la synthèse de muscles moléculaires de plus large amplitude à effets co-conformationnels induits. Lors de la contraction du muscle par carbamoylation des ammoniums, la différence de localisation des macrocycles autour des stations pyridiniums amides, dépendante de la substitution des amides, engendre deux effets très différents : rôle de frein moléculaire de la DB24C8 ou basculement conformationnel impressionnant des chaises des mannopyranoses. Une étude méthodologique a été menée afin de classer les stations moléculaires rencontrées dans ce manuscrit, selon leurs affinités respectives pour la DB24C8, et a conduit à la conception d'un muscle moléculaire oscillant dont l'état varie continuellement entre contracté et semi-contracté en fonction de la température et de la nature du solvant. Enfin, différentes stratégies de synthèse ont été explorées pour obtenir des nœuds moléculaires inédits en forme de double lasso par cyclisation de synthons dimères de rotaxanes. Un double lasso dont la vitesse de rotation et la taille de la cavité peuvent être modulées en fonction du pH a ainsi été obtenu. / This thesis is devoted to the synthesis of pH-sensitive molecular muscles and knots. The first molecular muscle has been readily synthesized and published in 2008, using a two-step strategy: 1) end-capping of the interlocked axles by copper(I)-catalyzed Huisgen alkyne-azide 1,3-dipolar cycloaddition, 2) methylation of triazoles to triazoliums, which are able to interact with the macrocycle DB24C8. Two stretched and contracted states, triggered by variation of pH, allow the control of the distance and of the orientation of the two glucidic ends, which are not covalently linked. Novel mono- and disubstituted pyridinium amide stations have been used for the synthesis of large-amplitude molecular muscles, whose translation of the macrocycles trigger a second co-conformational induced effect. In fact, upon contraction of the molecular muscle, using carbamoylation of the ammoniums, the slight different localizations of the macrocycles around the pyridinium amides (depending on their mono- or disubstitution) trigger two very different effects. The first one is a molecular break played by the DB24C8, whereas the second one is a flipping of the chair-like conformation of the mannopyranosyl ends. A methodologic study was then carried out with the aim to determine the relative affinity of the new described molecular stations for the DB24C8, and led to the synthesis of a molecular muscle which oscillates from the contracted to the semi-contracted co-conformation, depending on solvent and temperature. Eventually, different routes to very new double-lasso molecular knots were investigated from a molecular muscle building-block. One molecular knotted machine has been obtained, and has a double-lasso structure, whose rotation and size of its cavity can both been modulated by variation of pH.

This Doctoral Thesis project is part of a broader research program whose global aim is to better understand key molecular and cellular events in tumor metastasis, in particular those associated with prostate cancer, in order to identify regulatory molecules, gene networks and biochemical pathways, to propose relevant biomarkers and, finally, to provide proof-of-concept validations for potential therapeutic targets. As a starting point, this particular project has relied on comparative analyses between isogenic tumor cells with high vs. low metastatic potentials. The results of this Thesis project are reflected in two different but closely related studies. Article 1, the main publication of this project, focuses on how phenotypic switches and interactions between distinct tumor cell subpopulations engage or suppress metastasis, and which are the genetic programs that may govern such transformations. Article 2 is more focused on specific molecular post-transcriptional regulatory mechanisms that influence the latter steps of metastatic colonization. 1) Malignant progression in cancer requires populations of tumor-initiating cells (TICs) endowed with unlimited self-renewal, survival under stress and establishment of distant metastases. Additionally, the acquisition of invasive properties driven by epithelial-mesenchymal transition (EMT) is critical for the evolution of neoplastic cells into fully metastatic populations. Here we characterize cellular models derived from prostate and bladder cancer cell lines in which tumor subpopulations expressing a strong epithelial gene program are enriched in highly metastatic TICs, while a second subpopulation with stable mesenchymal traits is impoverished in TICs. Constitutive overexpression of the transcription factor Snai1 in the epithelial/TIC-enriched populations engaged a mesenchymal gene program and suppressed their self-renewal and metastatic phenotypes. Conversely, knockdown of EMT factors in the mesenchymal-like prostate cancer cell subpopulation caused a gain in epithelial features and properties of TICs. Both tumor cell subpopulations cooperated among them, such that the non-metastatic mesenchymal-like prostate cancer subpopulation enhanced the in vitro invasiveness of the metastatic epithelial subpopulation and, in vivo, promoted the escape of the latter from primary implantation sites and accelerated their metastatic colonization. Our models provide new insights into how dynamic interactions between epithelial, self-renewal and mesenchymal gene programs determine the plasticity of epithelial tumor-initiating cells. 2) Although the role of miR-200s in regulating E-cadherin expression and epithelial-to-mesenchymal transition is well established, their influence on metastatic colonization remains controversial. Here we have used clinical and experimental models of breast cancer metastasis to discover a pro-metastatic role of miR-200s that goes beyond their regulation of E-cadherin and epithelial phenotype. Overexpression of miR-200s is associated with increased risk of metastasis in breast cancer and promotes metastatic colonization in mouse models, phenotypes that cannot be recapitulated by E-cadherin expression alone. Genomic and proteomic analyses revealed global shifts in gene expression upon miR-200 overexpression toward that of highly metastatic cells. miR-200s promote metastatic colonization partly through direct targeting of Sec23a, which mediates secretion of metastasis-suppressive proteins, including Igfbp4 and Tinagl1, as validated by functional and clinical correlation studies. Overall, these findings suggest a pleiotropic role of miR-200s in promoting metastatic colonization by influencing E-cadherin–dependent epithelial traits and Sec23a-mediated tumor cell secretome. Both studies, when considered together, share important and novel views of metastasis, mainly in relationship with the last steps of the metastatic cascade, strongly suggesting that prostate, bladder and breast tumor cells with an epithelial non-secretory phenotype are more prone to metastatize. We propose that mesenchymal-like tumor cells with a relatively stable EMT derive from epithelial-CSC cells at the primary tumor site, largely in response to microenvironmental influences. As we have shown in the first study, both tumor cell populations, epithelial-CSC or TIC and mesenchymal-like, interact with each other, one consequence being a transient EMT of the epithelial-CSC population that had retained their epithelial state. Thus, in a given tumor microenvironment, there is a strong pressure for epithelial-CSC to drift from epithelial to mesenchymal-like phenotypes. Together, these heterogeneous populations of tumor cells are effective at overcoming the initial barriers to metastasis where invasion is required. After completing these initial steps, mesenchymal-like tumor cell populations are less critically required, while epithelial-CSC are more important and critical to finally grow metastastatic secondary tumors. There are many reasons to support that epithelial-CSC-unsecretory cells are more capable of metastatic colonization, including the facts that they can form clusters in the bloodstream for better survival, are resistant to anoikis, they show anchorage-independent growth and strong self-renewal capacity that permit them to adapt to different environments and initiate and grow secondary tumors. Very interestingly, such cells have a reduced secretion of metastatic suppressor factors which may interact in autocrine and paracrine fashion with tumoral and stromal cells at metastatic sites. / La progressió maligna en càncer requereix de poblacions iniciadores de tumors (TICs) que tenen capacitat auto-renovadora il•limitada, supervivència baix estrès i d'establir metàstasis a distància. Addicionalment, l'adquisició de propietats invasives per transició epiteli-mesènquima (EMT) és crítica per l'evolució neoplàsica en la conversió a poblacions metastàtiques. Aquí caracteritzem models cel•lulars derivats de línies de càncer de pròstata i bufeta, en les quals unes subpoblacions expressen un programa epitelial enriquit en cèl•lules metastàtiques iniciadores de tumors (TICs), mentre que una segona població presenta característiques mesenquimals i és pobre en cèl•lules iniciadores de tumors (TICs). La sobreexpressió constitutiva del factor de transcripció Snai1 en les poblacions enriquides en cèl.lules epitelials-iniciadores de tumors, indueix el fenotip mesenquimal i suprimeix l'auto-renovador i metastàtic. D'altra banda, el knock-down de factors d'EMT en la subpoblació mesenquimal va provocar el guany de propietats epitelials i de cèl•lules iniciadores de tumors. Aquestes dues subpoblacions de càncer de pròstata poden cooperar entre elles. La subpoblació mesenquimal augmenta la seva invasió in vitro de les epitelials-TICs i in vivo promou la seva sortida del lloc de tumor primari accelerant així la colonització metastàtica. Els nostres models proveeixen nous coneixements en com la dinàmica entre programes epitelials auto-renovadors i mesenquimals, determinen la plasticitat de les cèl•lules epitelials iniciadores de tumors

En els darrers anys s´ha consolidat l´enfoc translacional en l´abordatge del càncer. Aquest es basa en la voluntat de comprendre la biologia tumoral i implementar clínicament aquest coneixement dissenyant nous fàrmacs capaços d´inhibir específicament molècules oncogèniques.En aquest context, s´han descobert els receptors tirosina-quinasa (RTK) com a proto-oncogens crucials en la diferenciació i proliferació cel·lular i com a molècules amb un gran paper en carcinogènesi. KIT i PDGFR són dos exemples paradigmàtics de RTK pels que s´han desenvolupat fàrmacs inhibidors, amb gran èxit terapèutic en aquells tumors, com el GIST, on aquestes proteïnes tenen un paper patogenètic crucial.L´enfoc translacional ha tingut un gran impacte en el camp dels tumors renals que representen un 3% dels tumors de l´economia i dels quals s´en reconeixen diferents subtipus. Els avenços en biologia molecular han permès definir la patogènia d´algunes entitats, sobretot del Carcinoma renal de cèl·lula clara (CRCC), un dels subtipus tumorals freqüents i més agressiu per l´alt nombre de pacients que desenvolupen malaltia metastàtica (30-50%) i pels quals s´estan buscant noves eines terapèutiques.Pel valor oncogènic i com a dianes terapèutiques del KIT i PGFR, aquest treball té com a objectiu estudiar l´expressió d´aquestes proteïnes per immunohistoquímica sobre teixit de tumors de cèl·lules renals. A més a més, en base a aquests resultats i la literatura es pretén discutir el seu valor com a dianes terapèutiques.En el nostre estudi es va demostrar expressió de KIT de forma específica en Carcinoma renal Cromòfob (ChRCC) i Oncocitoma (OR). També es va trobar sobreexpressió de KIT i PDGFRα en la diferenciació sarcomatoide de carcinomes renals (SRCC) sense que aquesta s´associès amb mutacions en els exons 9, 11, 13, 17 del KIT ni en els exons 11, 12, 17, 18 de PDGFRα; que són els més freqüent mutats en el GIST .Alhora vam observar expressió inespecífica en cèl·lules tumorals de PDGFRα i PDGFRβ en un baix nombre de casos i de forma dèbil en diferents subtipus de tumors renals. Per contra, vam evidenciar sobreexpressió de PDGFRβ vascular de forma característica en un alt percentatge de CRCC. En base als nostres resultats, proposem la utilitat de KIT com a marcador en el diagnòstic diferencial de diferents subtipus tumorals. Alhora, hem demostrat que l´expressió de KIT i PDGFRα en els SRCC no segueix el mateix model patogenètic que el GIST. La literatura sosté la necessitat de demostrar la implicació patogènica d´una proteïna en un tumor per plantejar l´efectivitat de la seva inhibició selectiva, essent l´expressió immunohistoquímica per si mateixa insuficient per sostindre aquest principi.Fins al moment, no es coneix si KIT i PDGFR tenen un paper oncogènic en el ChRCC, OR i en SRCC.Per tant, no hi ha suficients dades per proposar l´us d´inhibidors proteics contra aquestes proteïnes en ChRCC i SRCC disseminats.Per altra banda l´expressió vascular de PDGFRβ en CRCC si que té una base patogenètica ja que el seu lligand (PDGF) s´ha implicat directament en la seva biologia. Alhora aquesta expressió vascular és coherent amb els estudis que relacionen la isoforma beta del PDGFR amb la maduració dels pericits i en la promoció de l´angiogènesi.Per tant, els nostres resultats sostenen la relació del PDGFRβ en la patogènia del Carcinoma renal de cèl·lula clara i el valor terapèutic dels fàrmacs contra aquest receptor amb finalitat antiangiogènica.En conclusió, en el context de l´enfoc translacional del càncer i la necessitat d´implementació de nous fàrmacs inhibidors proteics pel tractament del carcinoma renal metastàtic, l´anàlisi d´expressió de RTK en tumors renals permet juntament amb la integració d´altres estudis, la discussió del valor diagnòstic i sobretot terapèutic d´aquestes dianes moleculars. / Renal Cell Neoplasms (RCN) represent 3% of cancer incidence and comprise different clinicopathologic entities. Malignant subtypes, specially the most frequent one Clear Cell Renal Cell Carcinoma (CRCC), remain the most lethal of urologic cancers due to the high rate of patients (30-50%) developing metastatic disease for whom new therapies are needed.Great advances in molecular biology have led to the identification of tyrosine-kinase receptors (TKR) as relevant proteins in tumorigenesis. Moreover the advent of selective inhibitors against them has raised interest on its expression in different tumors.PDGFR and KIT are two examples of TKR that have an oncogenic role in numerous neoplasms and can be inhibited pharmacologically. Because of its potential role as proto-oncogens and therapeutic targets; We aimed to study its immunohistochemical expression in RCN and to discuss its possible role as molecular targets.Our results highlight specific expression of KIT in Chromophobe renal cell carcinoma (ChRCC) and Renal Oncocytoma (RO). Overexpression of KIT and PDGFRα was found in sarcomatoid differentiation of renal tumours (SRCC) without mutations in KIT exons 9,11,13,17 nor PDGFR exons 11,12,17,18 which are the most commonly mutated in GIST.Moreover inespecific and low expression of PDGFRα and PDGFRβ was evidenced in tumoral cells in different RCN. In contrast, vascular expression of PDGFRβ was seen caracteristically in half of CRCC cases.According to our results, we propose KIT as a useful marker for differential diagnosis among RCN.Moreover we demonstrate that expression of KIT and PDGFR in SRCC doesn´t follow the same pathogenetic mecanism as GIST.Scientific community claims that immunohistochemical expression of a protein in a tumor is not enough to propose it as a therapeutic target and that demonstation of its pathogenetic role is needed. So as, there is still no evidence of participation of KIT-PDGFR in ChRCC, OR nor SRCC oncogenesis, there is not enough data to propose them as therapeutic targets.Conversely, in different studies PDGFRβ has been involved in CRCC pathogenesis and has been related to tumor angiogenesis by perycite recruitment. So that, vascular expression of PDGFRβ in CRCC favours its consideration as a therapeutic target in this tumor subtype.

La tesis doctoral con título "Caracterización de la región cromosómica 15q11-13 del genoma humano. Variabilidad genómica en el autismo e identificación de ncRNAs" se basa en el estudio de la región cromosómica 15q11-q13, centrándonos en los aspectos de la variabilidad genómica y su significado funcional. En la primera parte del estudio buscamos reordenamientos de 15q11-q13 en pacientes con autismo, mediante la genotipación de marcadores microsatélites cubriendo dicha región, y definimos una deleción polimórfica de origen y tamaño variable en la región 15q11.2. Según los resultados del test FBAT, la deleción está asociada al trastorno autista. Analizamos la organización de esta región delecionada y encontramos evidencias que sugerían la presencia de ncRNAs en esta región. Identificamos 2 nuevos miRNAs y 19 RNAs funcionales de una clase no conocida hasta hoy, específicos de primates y con bajos niveles de expresión al menos en cerebro, hígado, riñón y testículo. Según los estudios de predicción de targets de los miRNAs identificados en la región 15q11.2 del genoma humano, estos podrían participar en el desarrollo y funcionamiento del sistema nervioso central, así como en el origen del autismo, los síndromes de Angelman y de Prader-Willi y otras enfermedades genómicas