pha a euti ues
I.1. Définition et classification
Le terme « pesticide » est issu du latin pestis (« fléau ») et caedere (« frapper, abattre, tuer ») (CNRTL, 2012). Selon la FAO et l'OMS (2014), il s’agit de « substances, ou d’un mélange d’ingrédients chimiques ou biologiques, destinés à repousser, détruire ou contrôler les nuisibles, ou réguler la croissance des plantes ». Les pesticides regroupent à la fois des biocides (usages chez les particuliers ou dans le domaine public) et des produits « phytosanitaires » (autrement dit « phytopharmaceutiques »). Dans la suite de la thèse, le terme « pesticide » sera utilisé pour désigner ces substances employées en agriculture conventionnelle*. Plus précisément, ils sont destinés à lutter contre les nuisibles qui pourraient impacter la production, la transformation, le stockage, la commercialisation des produits agricoles ; le bois et ses produits dérivés ; les aliments des animaux d’élevage. Ils comprennent aussi tous les produits permettant de contrôler les nuisibles des animaux d’élevage (Zacharia and Tano, 2011). Parmi ces usages agricoles, le terme « pesticide » n’inclut pas les engrais, les nutriments, les additifs alimentaires et les produits vétérinaires.
Un produit phytosanitaire est composé d’une ou plusieurs substances actives, d’adjuvants et de différents composants selon le type de formulation souhaité.
La substance active est la molécule qui possède une action contre une cible. Les pesticides sont identifiés et classés en fonction de leurs substances actives. Les noms systémiques sont donnés par l’International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) et le Central Authentification Service (CAS) afin d’identifier précisément le composé chimique. L’organisation internationale de normalisation (International Organization of Standardization, ISO) approuve et enregistre le nom de la substance active proposée par l’industriel. Les pesticides sont aussi désignés par leur nom commercial (e.g. Roundup), qui ne permet pas seul d’identifier la substance active (e.g. glyphosate).
Classifications des substances actives phytosanitaires Classification par cible
Les pesticides peuvent être classés selon l’organisme ciblé (Tableau 1).
Tableau 1 : Classification des pesticides selon les organismes ciblés (Zacharia and Tano, 2011)
Type de pesticides Organismes vivants ciblés
Acaricides Acariens Algicides Algues Avicides Oiseaux Bactéricides Bactéries Fongicides Champignons Herbicides Herbacées Insecticides Insectes Mollusquicides Mollusques Rongicides Rongeurs Virucides Virus
Classification par mode d’action
Les pesticides sont classés en deux catégories : les pesticides non-systémiques et systémiques. Les pesticides non-systémiques ou à mode d’action par contact ont une action sur la cible uniquement par contact et ne pénètrent pas dans l’organisme à éliminer, contrairement aux pesticides systémiques. Par exemple, le diuron (herbicide systémique de la famille chimique des phénylurées) est absorbé par les racines de la plante et atteint les tiges et les feuilles en circulant dans le xylème. Il inhibe alors la réaction de Hill de la photosynthèse, conduisant à la mort de la plante.
8
Au contraire, le chlorpyrifos-méthyl (insecticide non-systémique de la famille chimique des organophosphorés) inhibe l’acétylcholinestérase (AChE)* dans le système nerveux des insectes qui entrent en contact, l’ingèrent ou l’inhalent (branchies) lorsqu’ils se posent sur la plante cultivée traitée, provoquant la paralysie puis la mort de l’insecte (effet knock down) (Zacharia and Tano, 2011).
Classification par famille chimique
La classe chimique des pesticides permet d’évaluer leurs propriétés physico-chimiques dont découlent leur efficacité et leur mode d’application (relation structure/fonction). Il existe plusieurs dizaines de classes chimiques de pesticides dont quelques-unes sont présentées ci-dessous afin d’appréhender la diversité de structures qu’ils peuvent revêtir (Zacharia and Tano, 2011) (Tableau 2).
Organochlorés
Les organochlorés sont des molécules produites par chloration d’hydrocarbures insaturés. Certaines d’entre elles possèdent un cycle aromatique. Ils ont un poids moléculaire élevé (plusieurs centaines de g/mol) et possèdent au moins cinq atomes de chlore ce qui leur confère une grande stabilité chimique. Ils sont ainsi peu sensibles à l’oxydation et peu biodégradables. Ils sont apolaires et lipophiles et s’accumulent préférentiellement dans les solvants organiques, les organismes vivants (tissus gras) et le compartiment sol/sédiment. Ils sont peu volatils mais peuvent s’adsorber sur les particules de l’air où le vent et les précipitations peuvent les transporter sur de longues distances. Du fait de leur persistance, ils peuvent se retrouver à plusieurs kilomètres de leur source d’émission, en particulier dans l’air (Ali et al., 2017) et les sols (L. Chen et al., 2017). Leurs modes d’action dépendent des molécules mais ils sont susceptibles d’atteindre le système nerveux central (perturbation du potentiel de membrane et de la phosphorylation oxydative, en inhibant les enzymes membranaires ; action antagoniste du récepteur GABA*), le foie (stimulation du cytochrome P450*), le système hormonal (perturbation endocrine* agoniste des œstrogènes) et de provoquer ou de contribuer au développement de cancers (cancer du sein très documenté). Il s’agit majoritairement d’insecticides. Les pesticides organochlorés furent très utilisés dans les années 1940 à 1970 mais en raison de leur persistance dans l’environnement, ils ont été substitués par les organophosphorés.
Organophosphorés
Les organophosphorés possèdent un atome de phosphore dans leur structure chimique de base. Ce sont des esters, amides ou dérivés thiol des acides phosphorique, phosphonique, phosphorothioic ou phosphonothioic. Synthétisés à partir de 194β, ils ont succédé aux organochlorés trop rémanents dans l’environnement dans les années 1950. En effet, les organophosphorés sont plutôt facilement dégradés dans l’environnement bien qu’ils soient toxiques pour les animaux à sang chaud dont l’Homme, et qu’ils soient non sélectifs de leur cible (mort des insectes et des auxiliaires de culture*). Leur famille très diversifiée regroupe des herbicides, insecticides et fongicides. Leur mode d’action (systémique) se fait par contact, en perturbant notamment le système nerveux central des vertébrés et des invertébrés (inhibiteurs de l’AChE) (WHO, n.d.).
Carbamates
Les carbamates sont des dérivés de l’acide carbamique, possédant un azote, un méthyl et un hydrogène. En fonction de la substitution des hydrogènes liés à l’azote, les carbamates peuvent être des herbicides, des insecticides ou des fongicides. Les oximes et les aryles sont des inhibiteurs des cholinestérases, de façon spécifique et réversible, contrairement aux organophosphorés (Stoytcheva, 2011).
Urées substituées
La famille chimique des urées substituées constitue la plus importante famille d’herbicides sélectifs et non sélectifs, systémiques, utilisés en post-émergence et sous forme d’émulsions aqueuses. Ces composés ont un groupement urée NH2-CO-NH2-R. Elle comprend les sulfonylurées dont un des hydrogènes est substitué par un groupement SO2. Les sulfonylurées inhibent l’enzyme acétolactate synthase responsable de la synthèse d’acides aminés ramifiés (valine, leucine et isoleucine) présents dans les plantes. Les benzoylurées, comprenant un noyau benzénique et un groupement carbonyle, sont quant à eux des régulateurs de croissance
9
des insectes en inhibant la synthèse de la chitine. Les phénylurées comme le diuron possèdent un groupement phényl et inhibent la photosynthèse des plantes en perturbant la chaîne des électrons .
Triazines
Les triazines sont majoritairement des herbicides sélectifs. Ils sont structurés autour d’un hétérocycle azoté, et inhibent le transport des électrons pendant la photosynthèse (Fishel, 2015).
Triazoles
Les triazoles comportent un hétérocycle avec trois azotes. L’un d’eux interagit avec la 14α-déméthylase qui permet la synthèse de l’ergostérol, composant de la membrane des cellules fongiques (Sangshetti et al., 2009). Néonicotinoïdes
Les néonicotinoïdes sont des dérivés de la nitroguanidine ou picrite issue de la base purique guanine. Ce sont des insecticides systémiques auxquels appartient l’imidaclopride, l’un des insecticides les plus utilisés dans le monde. Ils sont agonistes des récepteurs nicotiniques (Morrissey et al., 2015).
Classification en fonction de leur dangerosité
L’OMS et le CIRC se sont associés pour proposer une classification des substances actives, puis des produits phytosanitaires. En effet, en fonction de leur formulation, les produits phytosanitaires n’ont pas la même toxicité.
La liste des POP établie dans le protocole d’Aarhus3 (1998) et la convention de Stockholm4 (2004) comprend des produits de synthèse ou émis lors des activités anthropiques qui sont persistants dans l’environnement, pouvant se bioaccumuler, et potentiellement toxiques. Parmi les 23 composés chimiques de la liste, 14 sont des pesticides organochlorés (aldrine, chlordane, dieldrine, endrine, heptachlore, hexachlorobenzène, Mirex, toxaphène, DDT, alpha-hexachlorocyclohexane (HCH), bêta-HCH, chlordécone, lindane, pentachlorobenzène). Leur production, leur mise sur le marché et leur utilisation sont interdites selon les textes internationaux et entrent dans la législation de certains pays comme ceux de l’Union Européenne (Règlement 850/2004 du Parlement européen et du Conseil du 29 avril 2004 concernant les polluants organiques persistants et modifiant la directive 79/117/CEE).
3http://www.unece.org/env/pp/treatytext.html 4http://chm.pops.int/
11 Les adjuvants aux substances actives
Les adjuvants améliorent les performances et l’efficacité de la substance active (Houbraken et al., 2015) en modifiant les propriétés physico-chimiques du produit phytosanitaire et donc la formulation finale du pesticide (poudre, émulsion, etc.). Leur action intervient lors de la préparation du produit commercial (réduction de la précipitation, de la mousse, etc.), de la pulvérisation (diminution de la dérive, etc.) et de la cible (diminution des pertes par rebond, franchissement de la barrière cuticulaire, etc.) Ils sont complémentaires de l’utilisation des substances actives dans des conditions environnementales optimales (température inférieure à 25°C, hygrométrie supérieure à 60%, sol humide) et améliorent les propriétés suivantes du pesticide lors de son épandage : étalement, pénétration, rétention, adhésivité, limitation de la dérive, humectant, anti-mousse, homogénéisation de la bouillie, acidifiant (Chambre d’agriculture de Seine-et-Marne, n.d.). Bien qu’ils n’aient pas une action biocide directe, les adjuvants peuvent impacter les organismes vivants (Upham et al., 2007). L’épandage de pesticides
L’étape d’épandage est essentielle dans la limitation des pertes dans l’environnement et dans l’efficacité sur les cibles (Jensen and Olesen, 2014), de fait elle est soumise, dans plusieurs pays, à une règlementation stricte. L’application de pesticides peut commencer par les semences enrobées, qui protègent la graine des ravageurs du sol et lui fournissent des facteurs de croissance. L’application proprement dite, très souvent par pulvérisation, peut se faire en pré-émergence (diminution des pressions environnementales sur la graine) ou en post-émergence de la graine (plus délicat puisque les cultures doivent être préservées). La taille des gouttes lors de la pulvérisation a une grande importance en termes de dispersion par dérive et d’atteinte de la cible. Ainsi, les plus grosses gouttes subiront moins de dérive par le vent mais nécessitent plus d’eau, tandis que les plus petites gouttes peuvent être très précises sur leurs cibles mais peuvent dériver (Bueno et al., 2017; Miranda-Fuentes et al., 2017).
Lors de l’épandage, des mesures de protection (aération de la cabine des tracteurs, port des équipements de protection individuelle (EPI), etc.) doivent être respectées pour limiter l’exposition de l’opérateur.