Pesticide - Définition

Pesticide est devenu au XX^e siècle le terme générique utilisé pour désigner toutes les substances naturelles ou de synthèse capables de contrôler, d'attirer, de repousser, de détruire ou de s'opposer au développement des organismes vivants (microbes, animaux ou végétaux) considérés comme indésirables pour l'agriculture, l'hygiène publique (par exemple les cafards dans les habitations), la santé publique (les insectes parasites (poux, puces) ou vecteurs de maladies telles que le paludisme et les bactéries pathogènes de l'eau détruites par la chloration), la santé vétérinaire, ou les surfaces non-agricoles (routes, aéroports, voies ferrées, réseaux électriques...).

Le terme " pesticide " couvre un champ plus vaste et général que les expressions " produit phytosanitaire " ou " produit phytopharmaceutique " car il englobe tous les produits destinés à lutter contre tous les dits nuisibles, ou indésirables (ex : les champignons qui pourraient attaquer une charpente) et les médicaments vétérinaires destinés à protéger les animaux domestiques, gibiers ou de compagnie (par exemple, le collier anti-puces pour chien).

Étymologie

L’étymologie du mot pesticide s'est construite sur le modèle des nombreux mots se terminant par le suffixe "-cide " qui a pour origine le verbe latin " caedo, cadere " et qui signifie " tuer ". On lui a adjoint la racine anglaise pest (animal, insecte ou plante nuisible) ou le mot français peste (fléau, chose pernicieuse qui corrompt, maladie), provenant tous deux du latin Pestis qui désignait le fléau en général, et une maladie dangereuse en particulier (cependant, Emile Littré dans son dictionnaire de 1872-1877 citait aussi Corssen qui estimait que pestis venait de perdtis (perdere, perdre, ruiner)).

Historique

La lutte chimique existe depuis des millénaires : l'usage du soufre remonte à la Grèce antique (1000 ans avant J.C.) et l'arsenic est recommandé par Pline, naturaliste romain, en tant qu'insecticide. Les plantes sont connues pour leurs propriétés toxiques : l'aconit fut utilisé au moyen âge contre les rongeurs. Des traités sur ces plantes sont rédigés (traité des poisons de Maïmonide en 1135). Les produits arsenicaux sont utilisés au 16ème siècle en Chine et en Europe. Les propriétés insecticides du tabac sont connus dès 1690. En Inde, les jardiniers utilisent les racines de Derris et Lonchocarpus (roténone) comme insecticide. Leur usage se répand en Europe vers 1900.

La chimie minérale va se développer au 19ème siècle, fournissant de nombreux pesticides minéraux à base de sels de cuivre. Les fongicides à base de sulfate de cuivre se répandent, en particulier la fameuse bouillie bordelaise (mélange de sulfate de cuivre et de chaux) pour lutter contre les invasions fongiques de la vigne et de la pomme de terre. Les sels de mercures sont employés au début du 20ème siècle pour le traitement des semences.

Les débuts de l'ère des pesticides sont liés aux années 1930, avec le développement de la chimie organique de synthèse. En 1874, Zeidler synthétise le DDT, dont Muller en 1939 établit les propriétés insecticides. Le DDT est commercialisée dès 1943 et ouvre la voie à la famille des organochlorés. Le DDT a dominé le marché des insecticides jusqu'aux début des années 1970.

En 1944, l'herbicide 2,4-D, copié sur une hormone de croissance des plantes et encore fortement employé de nos jours, est synthétisé.

La Seconde Guerre mondiale a généré, à travers les recherches engagées pour la mise au point de gaz de combat, la famille des organophosphorés qui, depuis 1945, a vu un développement considérable encore de mise aujourd'hui pour certains de ces produits, tel le malathion.

En 1950-55 se développe aux États-Unis les herbicides de la famille des urées substituées (linuron, diuron), suivi peu après par les herbicides du groupe ammonium quaternaire et triazines.

Les fongicides du type benzimidazole et pyrimides datent de 1966, suivi par les fongicides imidazoliques et triazoliques dit fongicide IBS (inhibiteur de la synthèse des stérols) qui représentent actuellement le plus gros marché des fongicides.

Dans les années 1970-80 apparait une nouvelle classe d'insecticides, les pyréthrinoïdes qui dominent pour leur part le marché des insecticides.

Auparavant, la recherche de matières actives se faisait au hasard en soumettant de nombreux produits à des tests biologiques. Lorsque un produit était retenu pour ces qualités biocides, on cherchait à en améliorer l'efficacité à travers la synthèse d'analogues. Cette procédure a permis de développer les techniques de synthèses qui sont de mise aujourd'hui.

Désormais, l'accent est mis sur la compréhension des modes d'action et la recherche de cibles nouvelles. Connaissant les cibles, on peut alors établir des relations structure-activité pour aboutir à l'obtention de matières actives. Ceci est possible grâce au développement de la recherche fondamentale dans les domaines de la biologie et de la chimie et aux nouveaux outils fournis par la chimie quantique, les mathématiques et l'informatique qui permettent la modélisation de ces futures molécules.

Actuellement, on assiste à une consolidation du marché au niveau des familles les plus récemment découvertes avec la recherche de nouvelles propriétés. Dans le même temps, de nouvelles cibles physiologiques de l'animal ou du végétal sont explorées dans le but de développer des produits à modes d'action originaux, des produits issus de la biotechnologie ou des médiateurs chimiques.

Consommation

Les tonnages utilisés dans le monde ont régulièrement augmenté depuis 60 ans. Ils semblent diminuer dans certains pays en Europe, mais il faut aussi tenir compte du fait qu'à dose ou poids égal, les matières actives d'aujourd'hui, sont beaucoup plus efficaces que celles des décennies précédentes ; la France reste, en 2006, le deuxième consommateur mondial de pesticides ^[1] presque autant que les USA mais avec une surface agricole 10 fois plus petite. La France et la Hollande sont les pays qui consomment la plus grosse quantité de pesticides à l'hectare.

Les molécules commercialisées évoluent, soit par nécessité de contourner les résistances des insectes, champignons ou végétaux, soit pour remplacer des produits interdits en raison de leur toxicité, soit parce que des molécules jugées plus intéressantes viennent en remplacer d'autres.

Les pesticides les plus utilisés (en terme de quantité) sont les désherbants. La molécule active la plus vendue comme désherbant et la plus utilisée dans le monde est le glyphosate.

Conception d'un pesticide

• Un pesticide est composé d'un ensemble de molécules comprenant :
  • une (ou plusieurs) matière active à laquelle est due, en tout ou en partie, l'effet toxique.
  • Un diluant qui est une matière solide ou un liquide (solvant) incorporé à une préparation et destiné a en abaisser la concentration en matière active. Ce sont le plus souvent des huiles végétales dans le cas des liquides, de l'argile ou du talc dans le cas des solides. Dans ce dernier cas le diluant est dénommé charge.
  • Des adjuvants qui sont des substances dépourvues d'activité biologique, mais susceptibles de modifier les qualités du pesticide et d'en faciliter son utilisation.

Il existe de part le monde près de 100'000 spécialités commerciales autorisées à la vente, composées à partir de 900 matières actives différentes. 15 à 20 nouvelles matières actives s'y rajoutent tous les ans.

Les propriétés d'un pesticide découlent pour l'essentiel de la structure de sa matière active. Celle-ci présente 3 parties (ce découpage est artificiel, aucune partie ne pouvant être littéralement séparée):

• une structure active, qui assure le pouvoir pesticide.
• des fonctions chimiques assurant la plus ou moins grande solubilité dans l'eau.
• une partie support pour les deux autres conditionnant la solubilité dans l'huile.

Cette notion de solubilité est importante car c'est l'affinité d'un pesticide pour l'eau ou les corps gras qui va conditionner sa pénétration dans l'organisme cible.

Les autres constituants : la formulation d'un pesticide

La formulation d'un pesticide vise a présenter la matière active sous une forme permettant son application en lui ajoutant des substances destinées à améliorer et faciliter son action. Ce sont les adjuvants. Ils comprennent des tensio-actifs, des adhésifs, des émulsionnants, des stabilisants, des antitranspirants, des colorants, des matières répulsives, des émétiques (vomitifs) et parfois des antidotes.

• La formulation d'un pesticide doit répondre à 3 objectifs essentiels :
  • assurer une efficacité optimale à la matière active : la matière active doit accéder dans les meilleures conditions à sa cible biochimique, c'est-à-dire y parvenir le plus rapidement possible avec le minimum de perte. On limite ainsi sa dispersion dans l'environnement (coût écologique) et le dosage à l'hectare nécessaire (coût économique). Dans ce but on améliore le contact avec l'organisme cible par l'adjonction de mouillant. Les mouillants sont des substances dont la présence améliore l'étalement du pesticide sur la surface traitée. Ils diminuent l'angle de contact des gouttelettes avec le support végétal (ou animal), avec deux conséquences : une meilleure adhésion et une plus grande surface de contact. Pour les produits systémiques, on cherche à améliorer la vitesse et les équilibres de pénétration ainsi que le transport des produits dans la plante.La formulation peut également améliorer l'efficacité biologique de la molécule active par des effets de synergie, des additifs qui retardent sa dégradation, prolongeant ainsi sa durée d'action. Inversement, des additifs peuvent avoir pour effet d'accélérer son élimination par les plantes à protéger ou dans le sol.
  • limiter les risques d'intoxication pour le manipulateur : en recherchant une toxicité minimale par contact et inhalation, en prévenant les ingestions accidentelles par l'adjonction de colorant, de répulsif, d'antidote ou de vomitif (cas du Paraquat au Japon qui est de couleur bleu et pourvu d'un vomitif). Dans le cas des liquides, les solvants les moins toxiques sont retenus. La dilution de la matière active est d'autant plus forte que cette dernière est hautement toxique.
  • rentabiliser la matière active : le solvant employé par l'utilisateur est généralement peu coûteux et facilement disponible. Les additifs assurent une bonne conservation au stockage en évitant des phénomènes de corrosion pour le matériel d'épandage.

Un code international de 2 lettres majuscules, placées à la suite du nom commercial indique le type de formulation. Les principaux types de formulation sont les suivants :

• Les présentations solides :
  • Les poudres mouillables (WP) : la matière active est finement broyée (solide) ou fixée (liquide) sur un support adsorbant ou poreux (silice). Des agents tensio-actifs (dodécylbenzène, lignosulfonate de Ca, Al ou Na) et des charges de dilution (kaolin, talc, craie, silicate d'aluminium et magnésium ou carbonate de Ca) sont ajoutés ainsi que des agents antiredépositions, anti-statique ou anti-mousse. Des stabilisateurs (anti-oxygène et tampon pH) sont inclus pour les rendre compatibles avec d'autres préparations. Ces poudres doivent être dispersées dans l'eau au moment de l'emploi.
  • Les granulés à disperser (WG) : granulés obtenus par l'agglomération avec un peu d'eau de matière active, de charge et d'agents liants et dispersants, suivi d'un séchage. Ces poudres doivent être dispersées dans l'eau au moment de l'emploi.
  • Les microgranulés (MG) : identiques aux WG mais d'une taille plus petite (0,1 à 0,6 mm).

• Les présentations liquides :
  • Les concentrés solubles (SL) : c'est une solution de matière active à diluer dans l'eau, additionnée d'agents tensio-actifs.
• Les suspensions concentrées (SC) : les matières actives solides, insolubles dans l'eau sont maintenues en suspension concentrée dans l'eau, en présence de mouillants, de dispersants, d'épaississants (bentonite, silice) ou d'agent anti-redéposition, d'antigel (éthylène glycol, urée) d'antimoussants et parfois de bactéricides (méthanal ou formol). Ces préparations sont diluées dans l'eau au moment de l'emploi.
  • Les concentrées émulsionnables (EC) : les matières actives sont mises en solution concentrée dans un solvant organique et additionnée d'émulsifiants chargés de stabiliser les émulsions obtenues au moment de l'emploi par dilution dans l'eau.
  • Les émulsions concentrées (EW) : la matière active est dissoute dans un solvant organique. La solution additionné d'agents émulsifiants est dispersée dans une petite quantité d'eau. Cette présentation est moins toxique et moins inflammable que les concentrés émulsionnables.

Origine des Impacts sur l'environnement

La dispersion des pesticides dans les sols

Lors d'un traitement, plus de 90 % des quantités utilisées de pesticides n'atteignent pas le ravageur visé. L'essentiel des produits phytosanitaires aboutissent dans les sols où ils subissent des phénomènes de dispersion. Les risques pour l'environnement sont d'autant plus grands que ces produits sont toxiques, utilisés sur des surfaces et à des doses/fréquences élevées et qu'ils sont persistants et mobiles dans les sols.

Le sol comporte des éléments minéraux et organiques ainsi que des organismes vivants. Dans le sol, les pesticides sont soumis à l'action simultanée des phénomènes de transferts, d'immobilisation et de dégradation.

Les phénomènes de transfert

• Les transferts à la surface du sol ne concernent qu'une faible part des produits appliqués (généralement moins de 5%). Ils contribuent à la pollution des eaux de surface lorsqu'ils sont entraînés, soit à l'état dissous ou retenu sur des particules de terre elles-mêmes entraînées.

Les transferts dans le sol sont les plus importants. Ils y sont entraîné par l'eau de pluie et s'y déplacent selon la circulation de l'eau. Ces déplacements varient beaucoup selon le régime hydrique, la perméabilité des sols, la nature du produit. Par exemple, en sol limoneux, l'aldicarbe est une substance très mobile tandis que le lindane ne migre pas.

Les phénomènes d'immobilisation

• Ce phénomène est dû à l'adsorption, qui résulte de l'attraction des molécules de matière active en phase gazeuse ou en solution dans la phase liquide du sol par les surfaces des constituants minéraux et organiques du sol. De nombreux facteurs influencent sur la capacité d'adsorption d'un sol, liés soit aux caractéristiques de la molécule, soit à celles du sol (composants minéraux et organiques, pH, quantité d'eau). De même, les phénomènes de désorption qui correspond à la libération de la molécule dans le sol (phénomène inverse de l'adsorption).

Les pesticides sont en majorité adsorbés rapidement par les matières humiques du sol (colloïdes minéraux et organiques). Une molécule adsorbée n'est plus en solution dans la phase liquide ou gazeuse. N'étant plus disponible, ses effets biologiques sont supprimés ; elle n'est plus dégradée par les micro-organismes du sol ce qui augmente sa persistance. Elle n'est plus entraînée par l'eau, ce qui empêche la pollution de cette dernière. Sa désorption lui rend toutes ses capacités biotoxiques. Plus fortement retenu en général dans les sols argileux ou riche en matières organiques.

Les phénomènes de dégradation

• Le sol est un écosystème qui possède une capacité de détoxification très élevée. Les processus de dégradation des matières actives aboutissent finalement à l'obtention de molécules minérales telles que H2O, CO2, NH3

La dégradation est assurée principalement par les organismes biologiques de la microflore du sol (bactéries, actinomycètes, champignons, algues, levures), celle-ci pouvant atteindre 1 t de matière sèche à l'hectare. Son action s'exerce surtout dans les premiers centimètres du sol. Il existe également des processus physiques ou chimiques de dégradation, tel que la photodécomposition. Ces actions contribuent à diminuer la quantité de matière active dans le sol et donc à réduire les risques de pollution. La cinétique de dégradation d'une molécule donnée est déterminée en estimant la persistance du produit. Pour cela, on détermine sa demie vie qui est la durée à l'issue de laquelle sa concentration initiale dans le sol a été réduite de moitié. Cette demie vie peut varier avec la température, le type de sol, l'ensoleillement, etc : ainsi, celle du DDT est d'environ 30 mois en région tempérée et de 3 à 9 mois sous climat tropical. Le lindane, le DDT et l'endrine se dégradent en quelques semaines dans les sols inondés des rizières, au contraire de l'aldrine, de la dieldrine et du chlordane.

Les sols se comportent comme un filtre actif en assurant la dégradation des produits phytosanitaires, et sélectif, car ils sont capables de retenir certains de ces produits.

En exemple, nous citerons le cas de l'oxychlorure de cuivre (bouillie bordelaise) qui s'accumule dans les sols et qui a entraîné la stérilisation de 50'000 ha de certains sols de bananeraies au Costa Rica.

Les impacts sur l'environnement

Ils sont complexes et varient selon de nombreux facteurs, dont en particulier :

• la toxicité et écotoxicité de la matière active, des surfactants ou adjuvants associés, de leurs produits de dégradation (parfois plus toxiques que la molécule-mère) et/ou de leurs métabolites ;
• une action synergique éventuelle avec d'autres polluants ou composés de l'environnement ou de l'organisme touché ;
• la durée de demi-vie de la matière active ou des métabolites (si la matière active est biodégradable ou dégradable) ;
• le temps d'exposition et la dose (exposition chronique à faible dose, exposition à des doses élevées durant un temps bref) ;
• la sensibilité relative des organes, de l'organisme, de l'écosystème exposé, au moment de l'exposition et dans la durée si le produit ou ses effets sont rémanents ;
• l'âge de l'organe ou l'organisme exposé (l'embryon, le fœtus, les cellules en cours de multiplication sont généralement plus sensible aux toxiques).

Les pesticides peuvent être responsables de pollutions diffuses et chroniques et/ou aiguës et accidentelles, lors de leur fabrication, transport, utilisation ou lors de l'élimination de produits en fin de vie, dégradés, inutilisé ou interdits.

Ils peuvent contaminer tous les compartiments de l'Environnement air (extérieur, intérieur), eaux (salées, saumâtres, douces, de nappe, de surface et météoritique), sol et passer de l'un à l'autre. On les trouve sous forme de résidus dans nos aliments et boissons. Des lois ou directives européennes imposent des seuils à ne pas dépasser, de même dans l'eau potable.

Impacts sur la qualité

C'est une question débattue.
Les fabricants estiment que les pesticides améliorent la qualité des produits, notamment en réduisant le risque de développement de certaines bactéries ou champignons produisant des toxines.
Mais les détracteurs des pesticides ou de leur utilisation systématique arguent que :

1. nombre de ces pathogènes développent peut à peu des résistances aux pesticides, comme les microbes le font face aux antibiotiques trop utilisés.
2. les résidus de pesticides accumulés sur et dans les végétaux ou les produits animaux pourraient poser des problèmes pour la santé
3. les résidus de pesticides pourraient poser problème pour les animaux qui consomment les déchets de l'industrie agroalimentaire
4. les sols qui se dégradent sous l'action des pesticides finissent par produire des fruits et légumes de moindre qualité.

Selon une étude de l'Université de Californie, publiée dans la revue Chemistry & Industry ^[2] (26 mars 2007), des chercheurs ont comparé les kiwis d'un même verger produits au même moment, les uns en agriculture bio, et les autres avec des pesticides. À la récolte, les kiwis " bio " contenaient significativement plus de vita­mine C, plus de minéraux et plus de polyphénols (composés organiques supposés "bons pour la santé", car réduisant la formation de radicaux libres). Les chercheurs estiment que les kiwis non traités développent mieux leurs mécanismes de défense ; étant plus stressés, ils fabriquent par exemple plus d'antioxydants.

Risques et dangers pour la santé humaine

Différents types d'intoxications

Les intoxications aiguës

Le délai qui sépare l'exposition au produit et l'apparition des troubles est relativement court, de quelques heures à quelques jours, permettant le plus souvent de relier les effets à la cause.

Les dérivés organochlorés induisent tout d'abord des troubles digestifs (vomissement, diarrhée) suivi par des troubles neurologiques (maux de tête, vertige) accompagné d'une grande fatigue. À ceci succèdent des convulsions et parfois une perte de conscience. Si le sujet est traité à temps, l'évolution vers une guérison sans séquelles survient généralement. L'intoxication aiguë avec ce type de produit est relativement rare, à moins d'ingestion volontaire (suicide) ou accidentelle (absorption par méprise, dérive de nuage, jet de pulvérisateur…).

Les dérivés organophosphorés ainsi que les carbamates, en inhibant la cholinestérase, induisent une accumulation d'acétylcholine dans l'organisme débouchant sur une hyperactivité du système nerveux. Les signes cliniques sont des troubles digestifs avec hypersécrétion salivaire, nausée, vomissement, crampes abdominales, diarrhée profuse. Il y a de plus des troubles respiratoires avec hypersécrétion bronchique, toux et essoufflement. Les troubles cardiaques sont une tachycardie avec hypertension puis hypotension. Les troubles neuromusculaires se traduisent par des contractions fréquentes et rapides de tous les muscles, des mouvements involontaires, des crampes puis une paralysie musculaire générale. La mort survient rapidement par asphyxie ou arrêt cardiaque. Une antidote spécifique existe pour cette catégorie de produit : le sulfate d'atropine qui neutralise rapidement les effets toxiques.

Chez l'adulte, les produits rodenticides à base d'anticoagulants n'entraînent généralement pas -à moins d'absorption massive à but suicidaire- de troubles de la coagulation, ni d'hémorragie. Par contre, chez l'enfant, des hémorragies graves peuvent survenir. Il agissent en abaissant le taux de prothrombine dans le sang, nécessaire à la formation du caillot sanguin, entraînant ainsi des hémorragies internes. Les symptômes apparaissent après quelques jours pour une dose élevé, après quelques semaines pour des prises répétées :sang dans les urines, saignement de nez, hémorragie gingivale, sang dans les selles, anémie, faiblesse. La mort peut survenir dans les 5 à 7 jours qui suivent.

Selon la Mutualité sociale agricole (MSA) et le laboratoire GRECAN, de premières études MSA ont conclu en France qu'environ 100 à 200 intoxications aigues (irritations cutanées, troubles digestifs, maux de têtes) par an sont imputées aux pesticides.

Les intoxications chroniques

Atteintes dermatologiques : rougeurs, démangeaisons avec possibilité d'ulcération ou de fissuration, urticaire sont très fréquemment observées, touchant plutôt les parties découvertes du corps (bras, visage). Nombre de produits provoquent des problèmes cutanés, dont les roténones responsables de lésions sévères au niveau des régions génitales.

Atteintes neurologiques : les organochlorés font apparaître une fatigabilité musculaire, une baisse de la sensibilité tactile. Les organophosphorés entraînent à long terme des céphalées, de l'anxiété, de l'irritabilité, de la dépression et de l'insomnie, alliés parfois à des troubles hallucinatoires. Certains provoquent une paralysie, comme les dérivés mercuriels ou arsenicaux.

Troubles du système hématopoïétique : les organochlorés peuvent provoquer une diminution du taux de globules rouges et de globules blancs, avec risque de leucémie.

Atteintes du système cardiovasculaire : les organochlorés développent des phénomènes de palpitation et de perturbation du rythme cardiaque.

Atteintes du système respiratoire : ces atteintes sont souvent en relation avec les phénomènes d'irritation engendrés par bon nombres de pesticides, favorisant ainsi les surinfections et être à l'origine de bronchites, rhinites et pharyngites.

Atteintes des fonctions sexuelles : un nématicide (DBCP) a provoqué chez les employés de l'usine où il est synthétisé un nombre important de cas d'infertilité. D'autres substances semblent impliquées dans la délétion croissante de la spermatogenèse.

Risques fœtaux : des pesticides franchissent la barrière placentaire et ont une action tératogène sur l'embryon. C'est le cas du DDT, du malathion, des phtalimides (fongicide proche de la thalidomide). Il peut survenir des accouchements prématurés ou des avortements. Il est conseillé à la femme enceinte d'éviter de manipuler des pesticides entre le 23^e et le 40^e jour de la grossesse.

Maladies neurodégénratives : Une étude publiée en 2006 a conclu à une augmentation des risques de maladie de Parkinson suite à l'exposition à certains pesticides, notamment... voir le résumé.

Cancers : Le GRECAN a mis en évidence un plus faible nombre de cancers chez les agriculteurs que dans la population générale, mais avec une occurrence plus élevée de certains cancers (prostate, testicules, cerveau (gliomes) ...). Il existe dans le monde une trentaine d'études qui montrent toutes une élévation du risque de tumeurs cérébrales.

L'étude d'Isabelle Baldi: Une étude a conclu mi-2007 que le risque de tumeur cérébrale est plus que doublé chez les agriculteurs très exposés aux pesticides (tous types de tumeurs confondues, le risque de gliomes étant même triplé). Les habitants utilisant des pesticides sur leurs plantes d'intérieur ont également un risque plus que doublé de développer une tumeur cérébrale^[3] L’étude ne permet pas de dire si un produit ou une famille de pesticide serait plus responsable que d’autres, mais l’auteur note que les fongicides sont 80% des pesticides utilisés par les vignerons.

Prévention et contrôle

Depuis 2006, l'Agence française de sécurité sanitaire des aliments (Afssa) est chargée de tester les pesticides mis sur le marché, avant leur homologation. Ainsi, l'Afssa a interdit en 2001 le traitement des vignes à l'arsenic après la découverte de pathologies suspectes.