L’origine et la distribution des pesticides présents dans l’environnement

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L’origine et la variété des pesticides

La définition des pesticides

Les pesticides, qui signifient étymologiquement « tueurs de fléaux », sont des produits obtenus le plus souvent par synthèse chimique et dont les propriétés toxiques permettent de lutter contre les organismes nuisibles (revue par Connell, 1997). Les pesticides utilisés principalement pour la protection des végétaux, appelés produits phyto-pharmaceutiques ou plus communément produits phytosanitaires, se distinguent des autres pesticides appelés biocides. Par exemple, un insecticide sera un produit phytosanitaire s’il est utilisé sur du blé mais un biocide dès lors qu’il est utilisé sur du bois de charpentes. En revanche, sous l’angle des résidus retrouvés dans les eaux, le terme « pesticides » inclut tous les produits permettant de lutter contre les organismes nuisibles, qu’ils soient utilisés en agriculture ou non (revue par Maroni et al., 2000). Les produits phytosanitaires regroupent des composés organiques et inorganiques à action plus ou moins spécifique et sont divisés en trois catégories principales (revue par Weiss et al., 2004) :
– les fongicides dont le but est d’éviter le développement de champignons
– les insecticides dont le but est de lutter contre le parasitage d’insectes
– les herbicides dont le but est d’éliminer une concurrence herbacée.

L’historique de l’utilisation des pesticides

L’emploi des pesticides en agriculture remonte à l’Antiquité. Jusqu’à la première moitié du vingtième siècle, ils regroupent des substances d’origine naturelle : des dérivés minéraux, par exemple le cuivre qui entre dans la composition de la bouillie bordelaise, et des végétaux, par exemple les produits dérivés du pyrèthre (revue par Connell, 1997). Dès la seconde guerre mondiale, les pesticides organiques de synthèse voient leur utilisation s’accroître. Débute alors l’ère des organochlorés avec le DTT (dichlorodiphenyltrichloroethane), un insecticide parmi les premiers utilisés (revue par Connell, 1997). La France, comme les Etats-Unis, connaît alors une expansion phénoménale du nombre de produits phytosanitaires mis sur le marché (revue par Connell, 1997) et les quantités utilisées ont par exemple été multipliées par dix aux Etats-Unis entre 1945 et 1975.
Les pesticides sont commercialisés sous la forme d’un mélange entre principe actif et produits de formulation (revue par Connell, 1997). Les matières actives de pesticides sont souvent associées au sein d’une même spécialité commerciale. Les adjuvants qui peuvent entrer dans la composition des produits phytosanitaires sont très nombreux : solvants, dispersants, émulgateurs, tensio-actifs ou surfactants, stabilisateurs, anti-mousse (revue par Connell, 1997). Ces adjuvants ont pour but d’améliorer les propriétés physico-chimiques et/ou l’efficacité biologique des matières actives (De Ruiter, 2002). Ils sont en principe dépourvus de toute activité pesticide propre (De Ruiter, 2002).
Plus de 20000 spécialités commerciales de pesticides et presque 900 matières actives sont homologuées de part le monde (revue par Weiss et al., 2004). En France, à ce jour, près de 550 matières actives et environ 2700 spécialités commerciales sont homologuées et commercialisées. En France, les herbicides représentent environ 40 % des ventes totales de pesticides, les fongicides environ 30 % et les insecticides environ 20 %, le restant étant partagé par les autres familles de pesticides (algicides, rodonticides…) (Tron et al., 2001). Les principales familles de pesticides sont présentées dans le tableau 1.
(DTT : dichlorodiphenyltrichloroethane – 2,4-D : 2,4 dichlorophenol – 2,4,5-T : 2,4,5 trichlorophenol).
Outre les principaux groupes chimiques cités dans ce tableau, de nombreuses autres familles sont disponibles sur le marché comme par exemple les aldéhydes, les amides, les pyridil, les triazines, les amino-phosphates ou les isoxazoles (revue par Connell, 1997).
Les pesticides sont a priori dangereux de part leur vocation même : ce sont des molécules synthétisées pour altérer des mécanismes indispensables au développement ou à la survie des organismes vivants. Bien qu’utilisés contre des organismes cibles particuliers, ils sont susceptibles d’exercer une activité toxique vis-à-vis d’autres organismes dits non-cibles (revues par Maroni et al., 2000; Eason & O’Halloran, 2002). Les préoccupations concernant les effets des pesticides ne sont apparues que récemment, avec l’augmentation du nombre de molécules synthétisées et l’extension de leur action à de très nombreux organismes (revues par Maroni et al., 2000; Weiss et al., 2004). Faisant suite à l’utilisation massive de composés rémanents et ayant une action plus étendue que présumée initialement, la synthèse des molécules a été orientée vers des composés moins rémanents et moins bioaccumulables : les organophosphorés et les insecticides carbamates ont par exemple remplacé les organochlorés comme le DTT (revue par Connell, 1997). L’utilisation de composés plus efficaces, c’est-à-dire plus toxiques vis-à-vis d’espèces ciblées, contribue également à diminuer les quantités utilisées. En contrepartie, les substances utilisées sont plus solubles dans l’eau, et de ce fait plus mobiles dans l’environnement. Actuellement, la réduction de l’utilisation des pesticides devient une préoccupation majeure aux Etats-Unis, au Canada et en Europe (Tron et al., 2001). En Europe, une réduction de 25 % des quantités d’herbicides utilisées sur les cultures de céréales n’entraînerait pas de diminution des rendements. De la même manière, aux Etats-Unis, une réduction de 35 à 50 % des quantités de pesticides utilisées serait envisageable sans réduire la production des cultures. La France, avec près de 100 000 tonnes, est le troisième pays utilisateur de produits phytosanitaires au monde après les Etats-Unis et le Japon, et le premier en Europe. En France, les pesticides sont utilisés principalement (à 90 %) en agriculture. La part restante est utilisée dans d’autres secteurs économiques, par exemple pour le désherbage des zones urbaines (voies ferrées, routes, golfs) ou le traitement industriel de protection des bois.
Le problème relatif aux pesticides vient aussi du fait que le nombre de molécules utilisées est très important, soulevant un nouveau problème, celui des potentiels effets synergiques entre les pesticides (revue par Maroni et al., 2000).
Ces dernières années, les plantes transgéniques ont fait leur apparition avec pour objectif l’obtention de nouvelles variétés plus performantes, la résistance à certaines maladies et un travail facilité pour les agriculteurs (revue par Malarkey, 2003). La prolifération de plantes transgéniques tolérantes aux herbicides entraînera une utilisation exponentielle de ces produits et risque d’aggraver la situation. L’introduction d’un nouveau gène dans le patrimoine d’une plante peut lui conférer par exemple une résistance aux herbicides. Cette pratique est surtout intéressante dans le cas d’herbicides totaux puisqu’ils affectent tout sur leur chemin comme par exemple le Roundup. L’agriculteur peut alors traiter son champ entier au Roundup sans affecter la plante cultivée. La plante classique possède des moyens pour métaboliser les pesticides. Dans le cas des plantes génétiquement modifiées, la cible de l’herbicide est modifiée et ne peut donc pas être affectée par ce dernier. En contre-partie, la plante ne possède aucun moyen de métaboliser l’herbicide; celui-ci s’accumule dans les récoltes et se retrouve inévitablement dans la chaîne alimentaire (revue par Blackburn & Boutin, 2003).

L’origine et la distribution des pesticides présents dans l’environnement

Les apports de pesticides dans l’environnement sont, en dehors d’accidents ponctuels, de nature diffuse et chronique (Barr et al., 1999). Issus pour l’essentiel de traitements agricoles, les apports résultent d’épandages multiples au cours de l’année (Maroni et al., 1999). Environ 2,5 millions de tonnes de pesticides sont appliqués chaque année sur les cultures de la planète (revue par Weiss et al., 2004). La part qui entre en contact avec les organismes cibles, ou qu’ils ingèrent, est minime. Elle est évaluée à 0,3 % ce qui veut dire que 99,7 % des substances déversées s’en vont « ailleurs », dans l’environnement, dans le sol et les eaux (Tron et al., 2001).
La contamination peut s’effectuer à tous les niveaux, de l’air à l’eau en passant par les aliments (revue par Connell, 1997). Les apports de pesticides peuvent présenter des risques de toxicité pour des organismes vivants qui n’étaient pas visés par le traitement phytosanitaire (revue par Maroni et al., 2000). L’homme encourt des risques, par exemple, s’il boit une eau contaminée ou encore s’il inhale des gouttelettes présentes dans l’air. Les poissons et le milieu aquatique dans son ensemble sont quant à eux en contact direct avec les pesticides (Maroni et al., 1999). Les données concernant la qualité des eaux souterraines font état en France d’une contamination par les pesticides considérée suspecte dans 35 % des points de mesure et certaine dans 13 % des cas (Tron et al., 2001). Concernant la qualité des eaux courantes, il apparaît globalement une contamination généralisée par les pesticides, y compris dans les zones de dilution importante. Les eaux marines font elles-aussi état d’une contamination généralisée et pérenne par les herbicides. Par ailleurs, les non-conformités des eaux de distribution dues aux pesticides représentent 25 % des cas. L’ingestion de fruits et légumes contribue également aux apports en pesticides pour les humains (revue par Tadeo et al., 2000). Les chiffres à ce sujet sont inquiétants puisque 8,3 % des échantillons d’aliments végétaux d’origine française analysés contiennent des résidus de pesticides supérieurs aux limites maximales et que 49,5 % en contiennent (Tron et al., 2001).
La réglementation des eaux traitées destinées à la consommation humaine détermine les limites de qualité à respecter. Pour les pesticides et les produits apparentés, elle est fixée à 0,1g/l pour la majorité des pesticides pris individuellement et 0,5g/l pour le total des substances mesurées (Babut et al., 2003). Par ailleurs, l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) a fixé des seuils de recommandation par substance individualisée (Tron et al., 2001).
Les contaminations des eaux distribuées ont une répartition géographique hétérogène au sein de l’hexagone; la Bretagne, territoire où l’agriculture occupe une place importante, fait partie des régions les plus touchées. La prise en considération des répercussions de l’utilisation des pesticides y a donc pris un intérêt considérable. À partir de 1990, la présence de pesticides est recherchée de façon régulière dans les eaux bretonnes sous l’égide de la Cellule d’Orientation pour la Protection des Eaux contre les Pesticides (CORPEP). Depuis cette date, la présence simultanée de plusieurs pesticides dans un même prélèvement des eaux destinées à l’alimentation humaine est régulièrement relevée : dans 75 % des cas, la norme réglementaire pour le cumul des substances est dépassée et plus de dix substances sont parfois décelées dans le même échantillon avec des concentrations respectives dépassant le 0,1g/l réglementaire (Tron et al., 2001). Cette pollution a pour origine des usages agricoles mais également l’utilisation de pesticides sur les zones non cultivées.
Le nombre d’intoxications accidentelles par les pesticides est estimé à plus d’un million par an dans le monde et à 20 000 celui des cas mortels (revue par Eddleston & Phillips, 2004). En y ajoutant les cas de suicide, le chiffre de 3 millions d’empoisonnements est atteint, dont 220 000 morts.

La réglementation de l’usage des pesticides

La réglementation

Les pesticides font l’objet d’une réglementation aux niveaux français et européen (Maroni et al., 1999). La commercialisation et l’utilisation des produits phytosanitaires répondent à une législation stricte qui, dans des conditions d’emploi précises, en garantit l’efficacité, l’innocuité et la conformité par rapport à l’échantillon proposé. Les tests entrepris dans le cadre des réglementations internationale et française permettent dans un premier temps d’évaluer le niveau de risque c’est-à-dire la probabilité qu’un évènement néfaste pour la santé ne survienne. Dans un second temps, ils permettent de décider si ce risque est acceptable ou non en regard aux bénéfices apportés (Maroni et al., 1999). Le système français d’homologation des produits prévoit que toute nouvelle spécialité phytosanitaire doit faire l’objet d’homologation avant sa mise sur le marché. La vente n’est autorisée qu’après avis favorable du ministre de l’Agriculture. Cet avis peut revêtir deux formes :
– une autorisation provisoire de vente délivrée aux préparations nécessitant des compléments d’étude mais dont la toxicité reste dans les limites connues. Cette autorisation est accordée pour quatre ans et à l’expiration de ce délai, la spécialité est soit homologuée soit retirée de la vente l’homologation décernée à toute spécialité dont l’efficacité et l’innocuité ont été reconnues conformément aux règles définies par la « Commission des produits antiparasitaires à usage agricole et des produits assimilés » ainsi que par la « Commission d’étude de la toxicité des produits antiparasitaires à usage agricole ou assimilés ».
Cette homologation correspond pour les sociétés à une autorisation de vente du produit et est attribuée pour une durée de dix ans. Passé ce délai, la société détentrice de la marque doit effectuer une demande de renouvellement qui est examinée par le « Comité d’homologation ».
Toutes les autorisations de mises sur le marché, provisoires ou non, ne sont délivrées par le ministre de l’Agriculture qu’aux produits dont l’innocuité et l’efficacité ont été reconnues aux vues d’un dossier technique complet montrant les propriétés anti-parasitaires du produit, d’un dossier sur la toxicité éventuelle sur l’Homme, les animaux et l’environnement et de l’examen des essais en laboratoire sur les propriétés physiques, chimiques et biologiques de la spécialité. La « Commission d’étude de la toxicité » étudie le dossier toxicologique et rend compte de ses conclusions au ministre de l’Agriculture.
Au niveau européen, le « Comité phytosanitaire permanent » décide de l’inscription sur une liste évolutive des substances actives autorisées. La Commission classe les substances du point de vue de la toxicité, avec obligation d’étiquetage. En outre, le règlement de la « Commission Européenne » prévoit la réévaluation de toutes les substances actives existantes. Depuis 1992, un programme vise à améliorer l’efficacité de la réglementation applicable aux pesticides et biocides au niveau européen. Ce programme est dirigé par le Sous-groupe sur les pesticides (SGP) essentiellement composé de fonctionnaires des pays de l’Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE). Le SGP compte également des représentants de la Commission européenne et d’autres organisations internationales, de l’industrie des pesticides et des milieux de défense de l’environnement et des intérêts publics. Ce programme aide les pouvoirs publics à unir leurs efforts pour évaluer plus rapidement, et de manière plus approfondie, les risques liés à différents produits, ce qui leur permet d’approuver des produits plus sûrs et de supprimer du marché ceux qui présentent de plus grands risques. Le programme contribue à la réglementation des pesticides et des biocides en harmonisant les essais et l’évaluation des risques pour la santé et l’environnement.

Le dossier toxicologique

Le dossier toxicologique statue les effets sur l’homme en évaluant de nombreux critères que nous allons successivement évoquer. Les résultats permettent d’établir une classification; elle vise à identifier toutes les propriétés physico-chimiques, toxicologiques et écotoxicologiques des substances et des préparations qui peuvent constituer un risque lors de leur manipulation ou de leur utilisation normale. Le classement toxicologique et l’étiquetage sont attribués en France soit par la « Commission d’étude de la toxicité des produits antiparasitaires à usage agricole », soit par la « Commission Européenne ». Quatre classifications sont utilisées :
(1) La classification sur la base de propriétés physico-chimiques (par exemple, le produit est-il inflammable)
(2) La classification suivant les propriétés toxicologiques concernant à la fois les effets à court et long terme découlant d’une exposition ou d’expositions répétées ou prolongées. L’échelle de toxicité est la suivante : corrosif, irritant, nocif, toxique et très toxique.
(3) La classification sur la base des effets spécifiques sur la santé qui indique le pouvoir cancérogène, mutagène et toxique pour la reproduction des substances. Il existe alors trois catégories suivant le niveau de risque. La première catégorie désigne les substances que l’on sait être cancérogènes, mutagènes pour l’Homme ou connues pour altérer la fertilité dans l’espèce humaine ou causant des effets toxiques sur le développement dans l’espèce humaine. La deuxième catégorie désigne les substances devant être assimilées à des substances cancérogènes, mutagènes pour l’Homme ou à des substances pouvant altérer la fertilité dans l’espèce humaine ou causant des effets toxiques sur le développement dans l’espèce humaine. La troisième catégorie concerne les substances préoccupantes pour l’Homme en raison d’effets cancérogènes, mutagènes possibles, mais pour lesquelles l’information disponible ne permet pas une évaluation satisfaisante.
(4) La classification sur la base des effets sur l’environnement ne concerne pour le moment que les substances et non les préparations commerciales. Elle vise à avertir l’utilisateur des risques que certaines substances présentent des risques pour les écosystèmes aquatiques.
Au niveau européen, la « Commission Européenne » définit également un classement hiérarchisé des substances concernant le risque cancérogène, mutagène et d’altération de la reproduction.

Table of contents :

I – L’utilisation et la toxicologie du glyphosate 
A- Introduction
B- L’origine et la variété des pesticides
1- La définition des pesticides
2- L’historique de l’utilisation des pesticides
3- L’origine et la distribution des pesticides présents dans l’environnement
4- La réglementation de l’usage des pesticides
B- Le glyphosate et ses formulations : ses propriétés et son utilisation
1- La découverte du glyphosate et de son mode d’action dans la plante
2- L’utilisation du glyphosate
3- Les spécialités commerciales à base de glyphosate
4- Les adjuvants présents dans le Roundup
5- Les contaminations par le glyphosate
C- Le glyphosate et ses formulations : leur toxicité
1- Les effets toxicologiques
2- Le comportement dans l’environnement et les effets écotoxicologiques
3- Le classement toxicologique du glyphosate
II- Le cycle cellulaire : sa régulation et sa dérégulation 
A- Le cycle cellulaire et les kinases dépendantes des cyclines
1- Le cycle cellulaire
2- Les kinases dépendantes des cyclines
3- Les différentes CDKs au cours du cycle cellulaire
B- La régulation des CDKs au cours du cycle cellulaire
1- La régulation par l’association avec la cycline
2- La régulation par la phosphorylation activatrice
3- La régulation par les phosphorylations inhibitrices
4- La régulation par l’association avec des protéines inhibitrices
C- Les mécanismes de surveillance du cycle cellulaire
1- La présentation des mécanismes de surveillance appelés checkpoints
2- Les checkpoints de l’ADN
3- Le checkpoint du fuseau mitotique
4- Les activateurs de checkpoints
5- Le cycle cellulaire dérégulé
III- Le modèle d’étude : le développement précoce de l’oursin 
A- Un modèle reconnu pour l’étude du cycle cellulaire et du développement
B- De la fécondation à la fusion des pronuclei
1- Les atouts du modèle biologique
2- La biochimie de la fécondation
C- La phase S de la première division mitotique
D- La phase M de la première division mitotique
E- Les divisions rapides : du stade 2 cellules à la Morula
F- Le retour à des divisions plus lentes
G- Les points de contrôle

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