Il existe de très nombreux composés insecticides. Ces derniers sont communément classés en fonction de leur mode d’action. Ainsi, les principales fonctions physiologiques ciblées sont les nerfs et muscles, la croissance et le développement, la respiration, ou
120
Banaszkiewicz T. Evolution of Pesticide Use. In: Contemporary Problems of M anagement and Environmental Protection. Ed. Prof. Dr hab. Krystyna A. Skibniewska. 2010. Vol 5, Chap 1: 7–18.
encore l’intestin, et cela par 29 mécanismes d’action différents.121 Seules quelques grandes classes seront présentées dans cette partie.
3.1.1 Les insecticides organochlorés
Ils furent parmi les insecticides chimiques les plus utilisés. Cette famille comprend le DDT, le chlordane, la dieldrine, l’aldrine et bien d’autres (Figure 27).122 Ces composés chlorés présentent la particularité d’être très peu solubles dans l’eau mais très solubles dans les lipides. Ils sont tous très peu ou pas biodégradables et donc persistants dans l’environnement.122
Figure 27: Insecticides de la famille des organochlorés
Les organochlorés peuvent être divisés en deux groupes :
- Les insecticides de type DDT, qui agiraient au niveau du système nerveux en désactivant les canaux sodiques, au même titre que les pyréthrinoïdes.123 Les relations structure-activité de cette classe de composés ont montré l’importance de la substitution en para des groupements phényles, car une substitution différente conduit à une réduction de l’activité. La substitution en para permet aussi de prévenir la détoxification par hydrolyse enzymatique. Les groupements portés par les noyaux
121 IRAC. Insecticide Résistance Action Committee. M odes of action. http://www.irac-online.org/modes-of-action/ (Accessed August 2017).
122 Coats JR. M echanisms of toxic action and structure activity relationships for organochiorine and synthetic pyrethroid insecticides. Env Health Pers. 1990; 87:255–262.
phényles doivent être apolaires et d’un volume moléculaire relativement petit pour permettre d’atteindre le système nerveux, site d’action de ces composés.123,124,125
- La seconde catégorie regroupe plusieurs structures différentes, souvent bicycliques et polychlorées comme le chlordane. Ce sont des antagonistes des récepteurs de l’acide γ-aminobutyrique (GABA).126 Ces récepteurs jouent un rôle critique dans la régulation de l’activité neuronale permettant notamment le passage des ions chlorures. Ainsi les organochlorés vont induire une hyperpolarisation membranaire se traduisant par une hyperexcitation chez l’insecte aboutissant à la mort.
3.1.2 Les insecticides organophosphorés
Le développement des organophosphorés (OP) est apparu comme une alternative aux composés organochlorés persistants dans l’environnement et l’organisme humain. Bien qu’ils présentent l’avantage d’être rapidement dégradables dans l’environnement, ils ont des effets toxiques sur le système nerveux des vertébrés.127 Leur développement a été initié durant la seconde guerre mondiale par Gerald Schrader en Allemagne, au cours de recherches sur les gaz neurotoxiques.120 Le premier OP commercialisé fut le tetraéthyl pyrophosphate (TEPP). En 1944, le parathion est synthétisé, puis le malathion quelques années après.117 Du fait de sa toxicité le malathion est interdit d’usage dans l’Union Européenne depuis décembre 2008 (Figure 28).128
Figure 28: Insecticides de la famille des organophos phorés
124
Narahashi T. Nerve membrane as a target for pyrethroids. Pestic Sci. 1976; 7:267–272.
125
Coats JR. Structure-activity relationships in DDT analogs. In: Insecticide M ode of Action (J. R. Coats, Ed.), Academic Press, New York, 1982; 29–43.
126
Bloomquist JR, Soderlund DM . Neurotoxic insecticides inhibit GABA-dependent chloride uptake by mouse brain vesicles. Biochem Biophys Res Commun. 1985; 133: 37–43.
127
Sanchez-Bayo F. Insecticides M ode of Action in Relation to Their Toxicity to Non-Target Organisms. J Environm
Analytic Toxicol. 2011; S:4
128
Journal Officiel de la République Française (JORF). No. 204 du 4 septembre 2007 page 14592 texte n° 143. https://www.legifrance.gouv.fr/affichTexte.do?cidTexte=JORFTEXT000000823784&fastPos=1&fastReqId=353325766&cat egorieLien=id&oldAction=rechTexte
La toxicité des organophosphorés est due à leur capacité à inhiber l’acétylcholine estérase (AChE), enzyme impliquée dans l’hydrolyse des neurotransmetteurs acétylcholine (ACh).129 Ils agissent en phosphorylant le résidu sérine du site actif de l’enzyme, inhibant ainsi son activité.
3.1.3 Les carbamates
Les carbamates peuvent être insecticides, herbicides ou fongicides selon leur structure. Les carbamates insecticides sont des inhibiteurs de l’AChE, tout comme les organophosphorés. Le premier carbamate insecticide découvert fut le carbaryle par les laboratoires Geigy en 1957 (Figure 29).119
Figure 29: Insecticides de la famille des carbamates
3.1.4 Les pyréthrinoïdes
Les pyréthrinoïdes sont également des insecticides neurotoxiques. La pyréthrine est le premier représentant de cette famille commercialisée en 1928. Elle fut extraite d’une variété de chrysanthème (Chrysanthemum cinerariaefolium).130 En 1949, l’alléthrine est introduite sur le marché. Bien qu’actives, ces molécules présentent l’inconvénient d’être instables à la lumière. Ainsi de nombreux analogues photostables ont été synthétisés, c’est le cas de la pérméthrine, la déltaméthrine et la cyperméthrine qui sont des dérivés halogénés. Ces derniers sont aussi plus lipophiles et par conséquent, traversent mieux la cuticule des insectes et les membranes biologiques.130
Les pyréthrinoïdes sont des esters de l’acide chrysanthémique. Ils sont classés en deux catégories selon qu’un groupe nitrile est présent ou non (Figure 30).130 Ils agissent au niveau des canaux sodiques, en les inactivant. Cela entraine une dépolarisation
129 Fukuto TR. M echanisms of action of organophosphate and carbamate insecticides. Env Health Persp. 1990; 87:245–254.
130
Kadala PA. Thèse. Action des pyréthrinoïdes sur le canal sodique activé par le potentiel des neurones du système olfactif de l'abeille domestique Apis mellifera. L’Université d’Avignon et des Pays de Vaucluse. 2011.
membranaire avec blocage de la conduction nerveuse. Il en résulte une paralysie chez l’insecte, appelée effet knock-down (KD) qui entraine la mort de ce dernier.131
Figure 30: Insecticides de la famille des pyréthrinoïdes
Certaines molécules, comme l'alléthrine, la pérméthrine et la tétraméthrine sont désormais interdites d'utilisation en Europe à des fins agricoles. Cependant ces molécules sont utilisées dans d'autres contextes. Par exemple, l'Organisation Mondiale de la Santé recommande d'utiliser des tentes ou des moustiquaires imprégnées de pyréthrinoïdes pour la protection contre les moustiques.132,133
3.1.5 Les néonicotinoïdes
Ils figurent parmi les insecticides les plus populaires. En 2008, les néonicotinoïdes représentaient 24% du marché des insecticides dans le monde.134 Ce sont des
131
Soderlund DM . M olecular M echanisms of pyrethroid insecticide neurotoxicity: recent advances. Arch Toxicol. 2012; 86:165–181.
132 OMS. Guide pour le traitement et l’utilisation des moustiquaires imprégnées d’insecticide. 2002. http://apps.who.int/iris/bitstream/10665/67574/1/WHO_CDS_RBM _2002.41_fre.pdf (Accessed September 2017)
133
OM S. Paludisme. M éthode de lutte antivectorielle de base. http://www.who.int/malaria/areas/vector_control/core_methods/fr/ (Accessed August 2017).
134
Jeschke JA, Blissard GW, et al. On the classification and nomenclature of baculovirus: A proposal for revision. Arch
neurotoxines qui se fixent de manière irréversible au récepteur nicotinique de l’acétylcholine. La stimulation intense et continue au niveau des cellules nerveuses entraine une paralysie chez l’insecte puis la mort.135
Le premier membre de cette famille mis sur le marché fut l’imidaclopride, enregistré sous la dénomination « Hachikusan » au Japon en 1993. L’imidaclopride est l’insecticide le plus utilisé aujourd’hui dans le monde (Figure 31).134,136
Figure 31: Insecticides de la famille des Néonicotinoides
Les néonicotinoïdes présentent une large gamme d’activité, agissant par ingestion et par contact. De plus ils auraient un impact moindre sur l’environnement et les espèces non ciblées en comparaison des autres familles.137 Toutefois, de récentes études ont mis en cause les néonicotinoïdes dans la baisse importante des populations d’abeilles, sur lesquelles elles seraient toxiques même à très faible dose. 138,139 Leur persistance dans les sols est aussi un problème. Ainsi, certaines de ces substances ont déjà vu leurs usages restreints au niveau européen depuis la fin 2013 en attendant de nouveaux rapport de l’EFSA (European Food safety Authority).140
135 Réseaux de Réflexion et de Recherches sur les Résistances aux pesticides. https://www.google.fr/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiZ5qCBqZjWAh XB0RQKHYNfBhoQFggsM
AE&url=https%3A%2F%2Fcolloque.inra.fr%2Fresistances-pesticides%2FM edia%2FFichier%2Fdiaporamas%2F11-M
OA-insecticides-M Sp&usg=AFQjCNFk4nhkxOujm_udNtCvGV1QFkOAiQ (Accessed August 2017).
136 Yamamoto I. Nicotine to nicotinoids : 1962 to 1997. In: Nicotinoid insecticides and the nicotinic acetylcholine receptor. Ed. Yamamoto I, Casida JE. Springer-Verlag, Toky o, Japan. 1999; 3–27.
137 Oberemok VV, Laikova KV, et al. A short history of insecticides. J Plant Prot Res. 2015; 55.
138
Goulson D. Neonicotinoids impact bumblebee colony fitness in the field; a reanalysis of the UK’s Food & Environment Research Agency 2012 experiment. Peer J. 2015.
139
Woodcock BA, Isaac NJB, et al. Impacts of neonicotinoid use on long-term population changes in wild bees in England.
Nature Comm. 2016; 7:12459.
140
Journal Officielle de l’Union Européenne. Règlement d’exécution (UE) No 485/2013 de la commission du 24 mai 2013. http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2013:139:0012:0026:FR:PDF (Accessed August 2017).
3.1.6 Autres insecticides
D’autres familles d’insecticides agissent sur la croissance et le développement des insectes. Parmi eux, on retrouve des analogues d’hormones de croissance (kinoprène, fénoxycarbe, etc.), des dérivés d’acide tétronique et tétramique, ou encore des benzoylurées (Figure 32).121 Ces derniers ont la particularité d’inhiber la biosynthèse de la chitine empêchant ainsi le développement des insectes, notamment lors des étapes importantes de passage du stade larvaire au stade adulte. Ils agissent en empêchant l’incorporation des résidus N-acétylglucosamine constitutifs de la chitine.141 De ce fait ces composés peuvent avoir des effets délétères sur les crustacés dont la carapace est également constituée de chitine.141
Figure 32: Insecticides ciblant la croissance et le développe ment des insectes
Cette classe d'insecticides a également été très utile dans de nombreux programmes de lutte intégrée, car leur mécanisme d'action est totalement différent des autres grandes familles d’insecticides (agissant principalement sur le système nerveux). Par conséquent, ils peuvent être utilisés en substitut d’autres agents ce qui permettrait d’éviter les phénomènes de résistance et de minimiser les risques liés à l'accumulation de résidus de pesticides dans l'environnement.142
141
Post LC, Vincent WR. A new insecticide inhibits chitin synthesis. Naturwissenschaften.1973; 60:431–432.
142 M atsumura F. Studies on the action mechanism of benzoylurea insecticides to inhibit the process of chitin synthesis in insects: A review on the status of research activities in the past, the present and the future prospects. Pest Biochem Physiol. 2009; 97:133–139.