Les fermentacions a baixes temperatures (13ºC o inferiors) són interessants en l'elaboració de vins blancs i rosats, ja que augmenten la retenció i la producció dels aromes, i per tant la qualitat del producte final. Però aquestes baixes temperatures també tenen certs desavantatges, com una disminució en la velocitat de consum de sucres, obtenint fermentacions més llargues i amb risc de parades.Per intentar millorar el procés fermentatiu i la qualitat del producte final es van fixar els següents objectius:- L'estudi del metabolisme del llevat a baixes temperatures de fermentació (13ºC), i la seva influència en aspectes com la cinètica fermentativa, el creixement dels llevats; el metabolisme lipídic; la producció dels aromes, i la expressió gènica global del llevat.- El coneixement del metabolisme nitrogenat del llevat en la fermentació alcohòlica, així com en les addicions de nitrogen realitzades a diferents moments de la fermentació.Els resultats obtinguts mostren que les baixes temperatures, a part d'augmentar la durada de fermentació, augmenten la viabilitat dels llevats al llarg del procés, provoquen canvis en la composició lipídica, augmentant la fluïdesa de la membrana, i milloren la composició aromàtica del vi, incrementant la producció d'aromes beneficiosos i disminuint-ne la de compostos perjudicials pel la qualitat vi final.Amb l'objectiu d'identificar els mecanismes moleculars que causen aquests canvis metabòlics a baixes temperatures, vam utilitzar la tècnica de "chips de DNA" o "microarrays" per comparar l'expressió global dels gens del llevat fermentant a 13ºC i fermentant a 25ºC. En general, aquest anàlisis de l'expressió global del llevat dut a terme per primer cop en condicions industrials rebel·la importants canvis en la expressió d'alguns gens tant al llarg de la fermentació com entre les dos temperatures. La fermentació a 13ºC presenta l'avantatge d'induir una ràpida resposta al estrès que podria aportar més resistència al llevat al llarg de la fermentació, i per això augmentar-ne la seva viabilitat. En l'estudi del metabolisme nitrogenat del llevat al llarg de la fermentació, vam observar que en la fermentació alcohòlica les cèl·lules evolucionen d'una situació de repressió per nitrogen al començament de la fermentació, quan hi ha compostos nitrogenats en el medi, a una situació de de-repressió quan el nitrogen ha estat consumit pel llevat. Aquestes situacions de repressió/de-repressió determinen el perfil de consum de l'amoni i dels aminoàcids, els quals determinen a la vegada la producció d'alguns compostos aromàtics. La repressió dels gens de les permeases GAP1 i MEP2, la baixa activitat arginasa o la inhibició en la captació de l'arginina, poden ser considerats bons marcadors de Repressió Catabòlica per Nitrogen (NCR). L'addició de nitrogen és una pràctica habitual en bodega per evitar problemes fermentatius. Els nostres estudis demostren que el moment de dur a terme aquesta addició condiciona no només la cinètica fermentativa i el creixement del llevat, sinó també el perfil de consum d'amoni i aminoàcids, i la producció de compostos secundaris. L'assimilació de nitrogen per part dels llevats també depèn de la temperatura de fermentació, la qual determina tant la qualitat com la quantitat dels requeriments nitrogenats dels llevats. A baixa temperatura de fermentació, l'amoni i la glutamina són menys consumits, mentre que els aminoàcids regulats per NCR ho són més.Aquesta tesi és una aproximació global al comportament del llevat a baixes temperatures i al metabolisme nitrogenat, i ens obra moltes possibilitats d'estudi, punts on s'hauria d'aprofundir per un millor coneixement i millora d'aquestes fermentacions. / Wines produced at low temperatures (10-15ºC) are known to develop certain characteristics of taste and aroma, not only related to primary aroma retention. However, low temperature fermentations have also some disadvantages that comprise an increase of the duration of the process and a higher risk of stuck and sluggish fermentation.In order to improve the fermentation performance and the quality of wine, we established the following objectives: - The study of wine yeast metabolism at low temperature fermentation (13ºC), and its influence in aspects as the fermentation kinetic, the yeast growth, the yeast lipid metabolism, the production of aromatic compounds, and the global yeast gene expression.- The study of nitrogen metabolism of yeast in alcoholic fermentation, as well as the study of nitrogen supplementations at different points of the fermentation.Our results showed that low temperatures increased the length of fermentation, the yeast viability along the process, but also modified the lipid composition of yeast cells, increasing the membrane fluidity, and improved the aromatic composition of the wine, increasing the flavour-active compounds and decreasing the unpleasant ones such as acetic acid and fusel alcohols. To identify the molecular mechanism that causes these changes in aroma profiles and to verify that 13°C-fermentation does not hinder other cellular properties, we compared the expression programs during wine fermentation at 13ºC and 25°C (using Microarrays technology), and tentatively correlated the differential genes expression with changes in intracellular lipid content, and in the production of flavour-active metabolitesThis genome-wide analysis carried out for the first time with a commercial yeast strain under true industrial conditions revealed many major differential genes expression both during the course of the wine fermentation and between two fermentation temperatures. With respect to industrial output, wine fermentation conducted at 13°C presents the advantage to induce an early cold stress response that apparently does not penalize the wine fermentation process, further than the longest fermentation length. In the study of the nitrogen metabolism of yeast along the fermentation we observed that in wine fermentations the cells evolve from a nitrogen-repressed situation at the beginning of the process to a nitrogen-derepressed situation as the nitrogen is consumed. These nitrogen-repressed/derepressed conditions determined the different patterns of ammonium and amino acid consumption. Arginine and alanine were hardly used under the repressed conditions, while the uptake of branched-chain and aromatic amino acids increased. The repression of GAP1 and MEP2 genes in the cells, low arginase activity or inhibition of arginine uptake could be considered as a good Nitrogen Catabolite Repression markers. Winemakers systematically supplement grape musts with diammonium phosphate to prevent nitrogen-related fermentation problems. The timing of the nitrogen additions influenced the biomass yield, the fermentation performance, the patterns of ammonium and amino acid consumption, and the production of secondary metabolites. These nitrogen additions induced a nitrogen-repressed situation in the cells, and this situation determined which nitrogen sources were selected. Nitrogen assimilation also depends on fermentation temperature. Fermentation temperature is an important factor determining utilization of nitrogen sources during fermentation of grape juice, and influences the quantity and the quality of nitrogen requirement. Ammonium and glutamine, the preferred source for biomass production, are less consumed at low temperature. Likewise amino acids that are only taken up under derepressed conditions (arginine, alanine, asparagine, etc.) are more consumed at low temperature.The information provided by this thesis represents a starting point for deciphering the regulatory circuits during wine fermentation, overall at low temperature, and should help us to understand the properties of wine yeasts. Our results open up a lot of interesting perspectives that will further our knowledge of wine yeast metabolism during wine fermentations.

La radioterapia a dosis bajas (RT-DB) actúa sobre células que participan en la respuesta inflamatoria, produciendo un efecto antiinflamatorio, siendo efectiva para el tratamiento de diferentes enfermedades degenerativas óseas e inflamatorias. A pesar de su efectividad, existe poca información sobre la dosis óptima y el fraccionamiento de RT y también tenemos poca información acerca de los mecanismos radiobiológicos implicados en la acción terapéutica antiinflamatoria de la RT-DB.En el primer estudio de la tesis doctoral, mediante un modelo experimental de inflamación aguda y sistemática inducida por lipopolisacárido (LPS) en ratones, en los que se ha irradiado la región abdominal con dosis única de 0.1 Gy, 0.3 Gy, 0.6 Gy, y se han estudiado las interacciones leucocito-endotelio, se demuestra que las tres dosis utilizadas tienen un potente efecto antiinflamatorio en el intestino, siendo la dosis de 0.3 Gy la dosis eficaz más baja. En cuanto a los mecanismos implicados en la sobreexpresión del TGF-Beta1, muestra que es uno de los factores responsables del efecto antiinflamatorio de la RT-DB.En el segundo estudio se demuestra que este efecto antiinflamatorio se mantiene hasta 48 horas después de la irradiación, existiendo una correlación con los niveles de TGF-Beta1, las primeras 24 horas.

The first three chapters of this thesis have been devoted to the theoretical background. We presented the novel work of this thesis in chapters 4 and 5. In chapter 4 we have constructed a Chiral effective field theory for the nucleon--nucleon system which contains dibaryon fields as fundamental degrees of freedom. The large scattering lengths in the 1S0 and the 3S1 channels force the dibaryon residual masses to be much smaller than the pion mass. Since no counterterm has to be enhanced like in the KSW approach, naïve dimensional analysis is sufficient to assess the size of the effective field theory low--energy constants, keeping the perturbative expansion under control. We organized the calculation in a series of effective theories, which are obtained by sequentially integrating out higher energy and momentum scales. We first integrate out energy scales of the order of the pion mass. This leads to an effective theory with dibaryon and nucleon fields, pNNEFT. For three momenta much smaller than the pion mass, it is convenient to further integrate out three momenta of the order of pion mass, which leads to the npNNEFT. We have calculated the nucleon--nucleon scattering amplitudes for energies smaller than the pion mass in the 1S0 and the 3S1-3D1 channels at NNLO. The numerical results for the phase shifts and mixing angle are also similar to the ones obtained in the KSW approach. A good description of the 1S0 channel is obtained, but for the 3S1-3D1 channel our results also fail to describe data. The reasons of this failure can be traced back to the iteration of the one potential pion exchange potential. We have calculated the matching of the dibaryon residual masses and dibaryon-nucleon couplings up to NLO. We have showed that, certain class of diagrams that contribute to the residual mass, involving n potential pion exchanges in loops with radiation a pion, have to be summed in the 3S1 channel. In the 3S1 channel the resummation can be carried out. However in the 1S0 channel the resummation is not possible, but it is very likely that loop contributions are still large. Using the results for the matching for residual masses and dibaryon--nucleon coupling for npNNEFT we have given Chiral extrapolation formulas for scattering lengths of the scalar channels up to corrections of order mq(3) We have fitted these expressions to lattice data and compared the results to previous studies of the quark mass dependence of the scattering lengths. In chapter 5 we have considered the possibility that the spectrum of QCD in the Chiral limit contains an isosinglet scalar with a mass much lower than the typical hadronic scale, and have constructed the corresponding effective theory that includes it together with the standard pseudo-Goldstone bosons, ChiPTs. In the purely scalar sector of the theory we argued that the scalar self interactions can be ignored. Demanding that the scalar does not mix with the vacuum together with Chiral symmetry imposes that two of the low--energy constants should be taken as zero. We have presented the calculation of pion mas and decay constant at NLO. The dynamical scalar field introduces new non-analyticities in the quark mass dependence of these observables. We have used lattice data from the ETM collaboration to fit the low--energy constants. The chi-squared per degree-of-freedom delivered by the ChiPTs fits are similar to ChiPT ones indicating that lattice data does not favor any of the theories over the other. The ChiPTs expressions for the S-wave pion-pion scattering lengths differ from those of ChiPT already at leading order. Furthermore ChiPTs allows for the calculation of the sigma decay width. Neither the value of the scattering lengths for the I=0 and I=2 channels are close to the experimental numbers. Although the value of I=0 is slightly closer to it than the one obtained in tree-level ChiPT, the value of the I=2 channel is much further away. We argue, using the decoupling limit that this is due to the sizable NLO corrections because of the large value of l1. We also show a different approach in which we fit the scattering length expressions with all parameters free to lattice data and use the results to provide predictions for the sigma mass and decay width. / En el marc de teories efectives per a Cromodinàmica Quàntica a baixes energies, una situació interessant es presenta quan els graus de llibertat de baixes energies poden formar estats lligats, estats virtuals o ressonàncies pròximes al llindar. Com que aquest estats estan a prop del llindar afecten a les amplituds de dispersió, però tan mateix no poden ser descrites utilitzant teoria de pertorbacions, ja que les series polinòmiques finites en el moment no poden generar un pol en l’amplitud. Aquest pols es poden obtenir resumant certes classes de diagrames, per exemple usant tècniques d’unitarització, que no són consistents amb el comptatge de la teoria efectiva, o alternativament assumint un augment de l’importància de certs acoblaments. En aquest últim cas s’han de calcular les equacions del grup de renormalització per a tots els acoblaments per tal de determinar-ne el tamany correcte, el que dificulta mantenir la sèrie pertorbativa sota control. És una vella observació de Weinberg que la inclusió explícita d’estats lligats i ressonàncies com a graus de llibertat de la teoria efectiva millora la convergència de la teoria de pertorbacions. Es pot entendre fàcilment aquesta millora de la convergencia ja que les amplituds de dispersió tindran la estructura analítica correcta. Un dels temes principals d’aquesta tesi ha sigut explorar aquest fet dins d'un marc modern de teories efectives. El treball original d’aquesta tesi és als capítols 4 i 5. Al capítol 4 hem construït una teoria efectiva Quiral pel sistema nucleó–nucleó que conté camps dibariònics com a graus de llibertat fonamentals. Les longituds de dispersió grans en els canals 1S0 i 3S1 poden ser representades de forma natual gràcies a les petites masses residuals dels dibarions. Em calculat les amplituds de dispersió per aquesta teoria fins a NNLO per als canals 1S0 i 3S1-3D1, i em donat fòrmules d'extrapolació quiral per a les longituds de dispersió d'ona S fins a NLO. Al capítol 5 hem considerat la possiblitat de que l’espectre de QCD en el limit Quiral contingui un isosinglet escalar amb massa molt mes petita que l’escala hadroníca típica, i hem construït una teoria efectiva que l’inclou conjuntament amb els pseudo–bosons de Goldstone. Hem calculat la massa i la constant de decaïment del pion fins a NLO i hem ajustat els resultats a dades en el reticle. També hem estudiat les longituds de dispersió de les col•lisions pió-pió per a ona S en isospin I=0 i I=2 i les hem comprat amb dades al reticle.

This thesis presents a collection of four papers published in peer-reviewed scientific journals plus a manuscript yet to be submitted, all of them in the field of low temperature physics and quantum fluids. Each of these works reports a step forward in the ever-developing theoretical description of helium systems by means of density functional theory. The first two papers deal with questions related to the groundstate description of helium complexes around atomic impurities. We have computed such structure and determined its effect on the dipole absorption spectrum of Na in (3)He—(4)He clusters and of Mg in the homogeneous, isotopically mixed liquid. We have also explored the limits of density functional calculations for a small number of helium atoms interacting with a linear carbonyl sulfide (OCS) molecule. To this end we have implemented a Kohn-Sham scheme for 3He and computed the structure of OCS@3HeN clusters for N up to 40. The next three papers deal with the real-time description of dynamical processes in helium systems of experimental interest. We present an efficient and quantitatively accurate procedure to compute dynamical processes, namely the dynamics of an excited electron bubble and of an excited silver impurity, following a time-dependent density functional theory (TDDFT) for helium coupled to the appropiate dynamics of impurities. In the case of the electron bubble, we have related the experimental disappearance of 1P bubbles at high pressures with the existence of a nonradiative de-excitation path involving the bubble splitting about 20 picoseconds after the excitation. In the case of the desorption of a silver atom from a He drop, our dynamical calculations predict a range of velocities for the ejected impurity consistent with the experimental velocity distribution, which can be taken as indirect evidence of the superfluidity of helium nanodroplets. / En esta tesis se presenta una colección de cuatro artículos publicados y un manuscrito aún no publicado, todos ellos en el campo de la física de bajas temperaturas y fluidos cuánticos. Cada uno de ellos reporta un paso adelante en la descripción teórica de los sistemas de helio por medio de la teoría del funcional de la densidad. Los primeros dos artículos están clasificados como “estructura" ya que tratan cuestiones relacionadas con la descripción del estado fundamental de complejos de helio dopados con impurezas atómicas. En ellos hemos calculado la estructura y determinado su efecto sobre el espectro de absorción dipolar del Na en agregados de (3)He-(4)He y del Mg en el líquido homogéneo e isotópicamente mezclado. Para el caso de Na en gotas se ha encontrado que, a pesar de necesitar una gran cantidad de (3)He para que la capa exterior de la gota sature, el espectro de la impureza es muy insensible a la composición isotópica y rápidamente satura al valor que toma en las gotas de (3)He puras. Para Mg en el líquido mezclado, la presencia de (3)He induce cambios en el espectro mucho más pequeños que su anchura característica, por lo que se ha encontrado que el efecto general de la composición isotópica de la mezcla en la espectroscopia es mínima. Hemos explorado también los límites del funcional de la densidad para un número pequeño de átomos de helio interactuando con una molécula lineal de sulfuro de carbonilo (OCS). Para ello hemos implementado un esquema de Kohn-Sham para el (3)He y hemos obtenido la estructura de agregados OCS@(3)He(N) para un número de átomos “N” hasta 40. Hemos comparado los resultados de los agregados de (4)He con el mismo número de átomos y hemos encontrado que la alta anisotrop_á de la molécula de OCS magni_ca los efectos de las diferentes estadísticas de cada isótopo. Nuestra estimación de los momentos de inercia de estos agregados es consistente con la interpretación de los datos experimentales que sugieren una estructura de 11 átomos de helio rotando solidariamente con la molécula de OCS. Los siguientes tres trabajos, clasificados como “dinámica", describen la evolución temporal de ciertos procesos de interés experimental en los sistemas de helio. Mientras que las publicaciones sobre la estructura completan una línea de trabajo bien establecida, las de esta sección abren un nuevo frente de exploración teórica sobre los procesos dinámicos con resolución de picosegundos. En ellos se presenta un procedimiento eficiente para describirlos cuantitativamente mediante una teoría del funcional de la densidad dependiente del tiempo (TDDFT, por sus siglas en inglés) para el helio, acoplado a la dinámica adecuada para la impureza. Cuál es la dinámica “adecuada" depende de las propiedades de la impureza: para la burbuja electrónica 1P se puede utilizar una descripción puramente mecanocuántica del electrón en una aproximación adiabática, mientras que para la burbuja 2P la aproximación adiabática no es aplicable y se deben acoplar las evoluciones en tiempo real del helio y del electrón. Para una impureza masiva como la Ag una descripción clásica de su movimiento es suficiente, pero el efecto de spin-órbita es lo suficientemente importante como para que el estado electrónico del átomo deba tenerse en cuenta en la dinámica como un grado de libertad cuantizado . En el caso de las burbujas electrónicas, hemos relacionado la desaparición de las burbujas 1P a altas presiones con la existencia de un camino de relajación no-radiativo que causa la rotura de la burbuja en dos mitades casi esféricas tras haber transcurrido unos 20 picosegundos desde su excitación. Hemos sido capaces de establecer esta relación gracias a que nuestro cálculo predice la “fisión" de la burbuja solo para presiones superiores a 1 bar, que es el mismo umbral observado experimentalmente para la desaparición de las burbujas 1P. Teniendo en cuenta que aumentar la presión en 1 bar aumenta la densidad de saturación del líquido en poco más de un 1 %, la exactitud de este resultado indica que TDDFT contiene la física relevante para describir este tipo de procesos y tiene capacidad de predicción cuantitativa. También hemos encontrado un marcado cambio en el comportamiento del espectro de absorción con resolución temporal de la burbuja 1P dependiendo de si ésta fisiona o no, es decir, dependiendo de la presión del líquido. La observación experimental de este cambio y su determinación podrá completar la información obtenida en los experimentos de cavitación y fotoconductividad. En el caso de la desorción de un átomo de plata tras su fotoexcitación en el interior de una gota de He, nuestros cálculos dinámicos predicen un rango de velocidades para la impureza consistente con la distribución de velocidades experimental. Esta velocidad es el resultado de cuánta energía transfiere la impureza a la gota, lo cual depende de los modos de excitación disponibles para dicha transferencia. Nuestra descripción del líquido solo permite excitaciones colectivas tales como ondas de densidad u oscilaciones de superficie, por lo que la compatibilidad de nuestros resultados con los datos experimentales se puede tomar como una evidencia indirecta de la superfluidez de las nanogotas de helio. Adicionalmente hemos descartado la nucleación vórtices como un posible canal de transferencia de energía en gotas nanoscópicas al no haberlos generado en nuestros cálculos.