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Types des pesticides
Il existe plusieurs types de pesticides, mais les grands groupes de ces produits chimiques sont : Les insecticides : sont des produits capables de provoquer la mort des insectes, parmi les insecticides on peut citer : les carbamates, les pyréthroides, les organophosphorés, et les organochlorés.
Les herbicides : ce sont des produits chimiques complexes destinés au contrôle des mauvaises herbes et de végétations ligneuses. Les herbicides agissent sur une cible biochimique d’action, parfois plusieurs, la conséquence est généralement le blocage d’une fonction, avec des répercussions dommageable pour la cellule végétale.
Les fongicides : les fongicides sont des produits chimiques utilisés pour lutter contre les champignons et les moisissures. Ils sont le plus souvent de nature synthétique (Anonyme 5, 2005). Les fongicides ont plusieurs actions, une action biochimique, action sur les métabolites, et une action sur les liaisons vanderwals, hydrogènes, ioniques, covalentes (Devillers, 2005).
Les propriétés physico-chimiques des pesticides
Les pesticides regroupent une grande diversité de structures chimiques et chaque molécule constitue une entité qui se caractérise par un ensemble de propriétés bien spécifiques (taille moléculaire, encombrement stérique, basicité ou acidité, constante de dissociation, coefficient de partage actanol-eau, solubilité dans l’eau, tension de vapeur) (Bidelman, 1988 ; Koskinen et al., 1990).
En milieu acide, les bases faibles prédominent sous forme protonée, tandis que les acides faibles sont sous forme non dissociée (Calvet, 1989).
Le caractère hydrophobe d’un pesticide augmente lorsque sa solubilité dans l’eau diminue, et il en résulte une rétention plus intense par la matière organique du sol (Baily et Waite, 1970 ; Calvet et al., 2006). La force d’attraction entre la molécule adsorbée et une surface argileuse est directement proportionnelle à son pole dipolaire et inversement proportionnelle à sa constante diélectrique. Plus un cation a un pouvoir de polarité élevé, plus l’adsorption sera importante (Baily et Waite, 1970). La taille de la molécule va avoir un effet sur l’adsorption par le volume et la surface qui lui sont associés. Le volume aura une influence en particulier sur la capacité des produits organiques à être adsorbés sur les surfaces internes des minéraux. L’orsqu’on examine l’adsorption d’un composé, les caractéristiques de la molécule pesticide ne doivent pas être considérées de manière individuelle, car elles interagissent simultanément.
Utilisation des pesticides
Il y a une croissance très importante de l’utilisation des pesticides surtout dans les payes en voie de développement.
Usage en agriculture : Même si les grandes famines tendent à disparaître, la pénurie alimentaire reste de manière chronique et constitue un des problèmes de notre temps. On estime que 50% de la population mondiale ne reçoit pas une ration alimentaire suffisante. L’Afrique étant le continent le plus touché (Gille, 1991).
La solution à ce problème impose l’augmentation et la rentabilité des cultures. L’homme doit donc protéger ses récoltes contre les ravageurs et en même temps accroitre la productivité de ses cultures. En effet la production agricole mondiale subit une baisse de 40% due aux dégâts des parasites et des ravageurs de culture. Ces pertes sont plus importantes dans les pays en voie de développement. En Afrique la production agricole subit une perte annuelle de 42% dont 13% due aux insectes, 13% aux maladies fongiques et 16% aux mauvaises herbes. Ceci explique la nécessite d’une protection phytosanitaire efficace et adéquate (Anonyme 4, 1999).
Usage pour la santé animale : Un certain nombre de maladies du cheptel est traités par des insecticides et des acaricides, en l’occurrence la gale et la teigne. Les animaux sont souvent traités par des insecticides chimiques.
La désinfection des locaux d’élevage entre aussi dans le cadre, elle se fait par le phosphore d’aluminium et le phosphore de zinc.
Usage pour la santé publique : La santé publique tire profit de l’utilisation des pesticides dans l’éradication des maladies transmises par les vecteurs et dans la lutte contre les moustiques. En effet des maladies telles que le paludisme, la bilharziose, le typhus et la peste ont pu être éradiquées ou du moins, vu leur endémicité fortement diminuée par une lutte antivectorielle par les pesticides.
En 1935 on dénombrait 6000 cas de peste en Afrique, à la suite de traitement raticide, on ne dénombrait plus que 4000 cas en 1949 (Lamrini, 1978).
Usage pour l’industrie : C’est un usage moindre par rapport à l’usage agricole et animal. Il concerne surtout le stockage des denrées alimentaires et des produits altérables par l’attaque de certaines moisissures.
Le transfert des pesticides dans l’environnement : Une fois pulvérisés, les pesticides peuvent : Dériver vers l’atmosphère avant même que le produit n’ait atteint le sol. Ce type de phénomène est bien évidemment accentué en période de grand vent ou dans le cas d’une application aérienne (par avion ou par hélicoptère).
Atteindre le sol et ensuite : Se volatiliser : c’est l’une des causes principales de fuites de pesticides hors de la zone cible, ces pertes dépassent souvent en importance celles dues à la dégradation chimique, ou au ruissellement et à la lixiviation (Taylor et Spencer, 1990), les molécules pesticides peuvent être véhiculées fort loin par les courants aériens et compensés par la dilution très rapide dans l’atmosphère. La constante de Henry, rapport de la pression de vapeur à la solubilité dans l’eau, rend mieux compte du taux de volatilisation d’une substance que seule pression de vapeur (Jury, 1984 ; Spencer et Cliath, 1990 ; Dabène et Marié, 1993). On a, d’autre part, rapporté que les vapeurs pouvaient étre concentrées dans les gouttelettes de brouillard puis redéposées sur les végétaux (Glotfelty, 1987).
Être emportés par ruissellement vers les eaux superficielles ou percoler vers les nappes phréatiques. Rester en solution dans l’eau contenue dans le sol où ils peuvent alors démarrer leur processus de biodégradation.
Être “adsorbés” par certains constituants du sol (colloïdes minéraux et organiques), c’est-à-dire stockés puis “désorbés” c’est-à-dire relargués dans l’eau contenue dans le sol.
Atteindre des animaux et/ou des plantes“ non cibles“ et être absorbés par eux, stockés dans les graisses animales ou dans les tissus végétaux puis en partie rejetés (sueur selles, évapo-transpiration).
Les modes de dégradation des pesticides
Les dégradations biotiques et abiotiques des pesticides conduisent à l’atténuation naturelle des molécules dans les sols.
Dégradation abiotique: La frontière entre les altérations biotiques et abiotiques est difficile à définir mais certains auteurs définissent comme abiotiques, toutes les réactions initiées par des composé chimiques réactifs, des fonctions moléculaires du sol ou catalysées par des substances comme les
surfaces organiques ou minérales (Scheunert, 1992). La photodécomposition est un processus de dégradation purement abiotique qui n’est possible que lorsque la molécule est capable d’absorber le rayonnement UV (λ>290nm) (Scheunert, 1992).
La dégradation abiotique regroupe les processus de transformation physiques et chimiques subis par les pesticides (Ristori, 1995).
La dégradation chimique : La dégradation chimique peut se faire dans la solution du sol ou dans l’eau, l’hydrolyse acide ou basique est la réaction la plus fréquente. Elle conduit le plus souvent à des produits intermédiaires polaires (Calvet et al., 2006) et donc des hydrosolubles que le composé parent (Senesi, 1993).
Dans le sol le rôle de l’acide humique dans la transformation abiotique des pesticides est moins étudiée que celui des argiles (Amstrong, 1991 ; Mietinnen, 1993). Pour les argiles la transformation est en fonction de cation ou du métal de transition impliqué dans l’adsorption (Fusi, 1991 ; Fusi, 1993).
Hormis son influence sur l’état d’ionisation de la matière active, le pH agit sur les processus de dégradation dont le mécanisme peut être différent selon que le milieu est acide ou basique (Hequet, 1995). Dans certains cas les molécules d’eau se comportent en catalyseurs de l’hydrolyse abiotique, lorsqu’elles sont sous forme hautement polarisée à la surface d’un oxyde (Wolf, 1990). Le pH et la température semblent également avoir un impact sur le processus d’hydrolyse qui est favorisé lorsque cette dernière augmente (Taylor, 1995 ; Dominique, 2000 ; El Bakouri, 2002). La dégradation physique : Le premier facteur nécessaire à une transformation physique est un facteur qui apporte l’énergie. Le processus est basé sur une interaction entre la lumière et la matière, la lumière se manifestant par une radiation électromagnétique (Somasundaram et Coats, 1990). Les pesticides sont absorbés souvent à des longueurs d’ondes différentes et la photo-dégradation peut être extrêmement significative à la surface des plantes, des débris végétaux, dans l’eau, dans l’atmosphère, ou la durée de vie va également dépendre des conditions météorologiques et même à la surface du sol (Chester, 1989 ; Cui, 2002).
Dégradation biotique: Les réactions biotiques correspondent aux transformations se produisant dans les organismes vivants du sol ou catalysées par des enzymes à l’intérieur ou à l’extérieur des cellules (Scheunert, 1992). On distingue les oxydations, les réductions et les hydrolyses. Parmi les altérations biotiques deux situations se différencient : dans le premier cas, le pesticide est dégradé en produits inorganiques de faible poids moléculaire (CO2, H2O, Cl-), cette dégradation totale s’appelle la minéralisation.
Dans le deuxième cas, le pesticide est partiellement dégradé en molécules organiques de faible poids moléculaire.
Lorsque la dégradation est accompagnée d’une augmentation de biomasse des organismes qui obtiennent via ces réactions l’énergie et le carbone pour la synthèse biologique, elle correspond au métabolisme. En absence de croissance, la dégradation partielle est appelée cométabolisme ; les microorganismes provoquent la transformation chimique des pesticides en utilisant une autre source de C et d’énergie pour leur croissance (Scheunert, 1992 ; Soulas, 1999).
Les produits de transformation biotique des pesticides ou métabolites, principalement issus de processus co-métaboliques sont parfois des intermédiaires dans la séquence de minéralisation. Ainsi la minéralisation et la formation de métabolites de dégradation sont liées alors que ces processus sont opposés : en effet alors que la minéralisation est le seul processus conduisant à l’élimination totale d’un composé xénobiotique dans l’environnement, la formation de métabolites permet l’apparition de nouveaux xénobiotiques qui suivant leur plus ou moins grande toxicité par rapport à la molécule mère s’inscrivent respectivement dans les processus d’activation ou de détoxification des sols (Scheunert, 1992).
Fluazifop-p-butyl
Le fluazifop-p-butyl c’est un herbicide d’origine anglaise (Zeneca) se présente sous la forme d’un concentre émulsifiable de couleur ambrée. C’est l’isomère biologiquement actif du fluazifop-butyl (Fusilade).
Il est absorbé par les feuilles et les racines. Doté de propriétés systémiques, il agit en empêchant la formation de l’ATP ; élément indispensable au métabolisme (Cluzeau, 1996). Il s’ensuit un manque d’énergie nécessaire à la synthèse de matière ce qui provoque l’arrêt rapide (48h) de la croissance de la plante.
Actif sur graminées annuelles et vivaces, il s’utilise en post-levée des adventices et présente une grande sélectivité vis-à-vis des cultures de dicotylédones. Sa persistance d’action est de l’ordre de 1mois. C’est un pesticide très toxique appartenant à la classe C (la classe la plus toxique). Sa formule chimique : (2R)-2-[4[-5(trifluormethyl) 2 pyridinyl] oxy] phenoxy] propanoic acid. Sa formule brute : C19H20F3NO-4 Son nom commercial : Fusilade super.
Table des matières
1. Introduction
2. Généralités
2.1. Les pesticides
2.1.1. Définition
2.1.2. Types des pesticides
2.1.3. Les propriétés physico-chimiques des pesticides
2.1.4. Classification des pesticides
2.1.4.1. La nature chimique
2.1.4.2. Les activités biologiques
2.1.4.3. Le mode de pénétration
2.1.4.4. L’effet obtenu
2.1.4.5. L’utilisation
2.1.4.6. Epoque d’application
2.1.4.7. Le mode d’action
2.1.5. Utilisation des pesticides
2.1.5.1. Usage en agriculture
2.1.5.2. Usage pour la santé animale
2.1.5.3. Usage pour la santé publique
2.1.5.4. Usage pour l’industrie
2.1.6. Le transfert des pesticides dans l’environnement
2.1.7. La toxicité des pesticides sur la santé
2.1.7.1. Les risques directs : la toxicité aiguë
2.1.7.2. Les risques différés dans le temps : la toxicité chronique
2.1.8. La toxicité des pesticides sur l’environnement
2.1.9. Les modes de dégradation des pesticide
2.1.9.1. Dégradation abiotique
2.1.9.1.1. La dégradation chimique
2.1.9.1.2. La dégradation physique
2.1.9.2. Dégradation biotique
2.1.10. La persistance des pesticides
2.2. Les herbicides
2.2.1. Définition
2.2.2. Composition
2.2.3. Caractéristiques
2.2.4. Classification des herbicides
2.2.4.1. Selon le but poursuivi
2.2.4.1.1. Herbicides totaux
2.2.4.1.2. Herbicides sélectifs
2.2.4.1.3. Herbicides utilisés pour des usages particuliers
2.2.4.2. Selon le moment d’application
2.2.4.2.1. Traitements préventif
2.2.4.2.2. Traitements curatifs
2.2.4.3. Selon la voie de pénétration et leur mode d’action
2.2.4.3.1. Herbicides à pénétration par les organes souterrains
2.2.4.3.2. Herbicides à pénétration foliaire
2.2.4.4. Selon la nature chimique
2.2.4.4.1. Les carboxyliques aliphatiques
2.2.4.4.2. Les phénols
2.2.4.4.3. Les carboxyliques aromatiques
2.2.4.4.4. Les phenoxy-carboxyliques
2.2.4.4.5. Les acides benzoïques
2.2.4.4.6. Les acides phtaliques
2.2.4.4.7. Les dinitroanilines
2.2.4.4.8. Les benzonitriles
2.2.5. Le mode d’action des herbicides
2.2.5.1. Herbicides de contact
2.2.5.2. Herbicides systémiques
2.2.6. La Sélectivité des herbicides
2.2.6.1. Sélectivité de position
2.2.6.2. Sélectivité d’application
2.2.6.3. Sélectivité anatomique
2.2.6.4. Sélectivité physiologique
2.2.7. Facteurs du milieu et comportement des herbicides
2.2.7.1. Le climat
2.2.7.2. Le sol
2.2.7.3. La plante
2.2.8. L’acheminement ou le devenir des herbicides dans les plantes
2.2.8.1. La translocation des herbicides
2.2.8.2. L’altération de la phytotoxicité
2.3. Fluazifop-p-butyl
2.3.1. Définition
2.3.2. Usages agricoles
2.3.3. Propriétés chimiques et physiques
2.3.4. Mécanismes de dissipation
2.3.4.1. La volatilisation
2.3.4.2. Photodégradation
2.3.4.3. Dégradations microbiennes
2.3.4.4. Adsorption
2.3.4.5. Décomposition chimique
2.3.5. Comportement dans l’environnement
2.3.5.1. Sols
2.3.5.2. Eaux
2.3.5.3. Végétations
2.3.6. Toxicités pour l’environnement
2.3.6.1. Oiseaux et mammifères
2.3.6.2. Espèces aquatiques
2.3.6.3. D’autres organismes non visés
2.3.7. Considération sur les applications
2.3.7.1. Effets synergiques
2.3.7.2. Effets antagoniques
2.3.8. Métabolisme du fluazifop-p-butyl dans le céleri
2.3.9. Les métabolites du fluazifop-p-butyl dans l’environnement
2.4. La biodégradation
2.4.1. Définition
2.4.2. Les composés récalcitrants
2.4.3. Mécanisme de dégradation
2.4.3.1. Le métabolisme fortuit
2.4.3.2. Cométabolisme
2.4.4. Les facteurs biologiques de la biodégradation
2.4.4.1. Les microorganismes
2.4.4.2. Les enzymes
2.4.5. Les voies métaboliques de la biodégradation
2.4.5.1. La voie aérobie
2.4.5.2. La voie anaérobie
2.4.6. Les cultures mixtes
2.4.6.1. Importance des populations microbiennes mixtes pour la biodégradation de composés xénobiotiques
2.4.6.2. Les interactions entre les micro-organismes
2.4.7. Les causes limitant la biodégradation des composés xénobiotiques dans l’environnement
2.4.8. L’aération dans la biodégradation
2.4.8.1. Son importance
2.4.9. Acclimatation
2.4.10. La biodégradation en système biphasique eau/ solvant organique
2.4.10.1 Les adaptations physiologiques des cellules en présence des solvants Organiques
2.4.10.2. Le rôle des solvants organiques dans la biodégradation
2.4.10.3. La biodégradation en milieu biphasique dans la nature
3. Matériels et méthodes
3.1 Screening et sélection des microorganismes
3.1.1. Origine du consortium microbien
3.1.2. Le Fluazifop-p-butyl
3.2. Le milieu de culture biphasique
3.2.1. Milieu de base salin MBS (phase aqueuse)
3.2.2. Huile de silicone (phase organique)
3.3. Sélection et acclimatation du consortium microbien en système biphasique
(MBS/huile de silicone)
3.4. Les méthodes analytiques
3.4.1. Mesure de la densité optique (DO)
3.4.2. Mesure du pH
3.4.3. Mesure du poids sec (PS)
3.4.4. Mesure de l’activité émulsifiante
3.4.5. Mesure de l’adhérence des cellules
3.5. Les essais de dégradation du fluazifop-p-butyl en cultures batch
3.5.1. La biodégradation du fluazifop-p-butyl en batch biphasique
3.5.2. La biodégradation du fluazifop-p-butyl en batch monophasique
3.5.3. La biodégradation du fluazifop-p-butyl en culture pure
3.6. Isolement et identification du consortium sélectionné
3.6.1. Isolements sur milieu MBS solide
3.6.2. Purification sur gélose nutritive
3.6.3. Identification
4. Résultats et discussion
4.1. Acclimatation du consortium microbien en culture batch
4.2. Etude des performances du système biphasique (MBS/huile de silicone)
4.3. Etude de l’hydrophobicité du consortium microbien
4.4. Détermination de l’activité émulsifiante du consortium dégradant le fluazifop-p-butyl
4.5. Etude microbiologique du consortium dégradant le fluazifop-p-butyl
4.6. Résultats de l’étude de la dégradation du fluazifop-p-butyl par Aeromonas hydrophila
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXE
