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CHAPITRE I :

ÉTUDE BIBLIOGRAPHIQUE

I-1 GÉNÉRALITÉ SUR LES PESTICIDES

I-1-1 Introduction


L’impact sur l’environnement des pesticides utilisés pour l’agriculture est aujourd’hui une réalité manifeste et une menace sérieuse à moyen terme pour la qualité des nappes souterraines. Les risques potentiels liés à l’utilisation des pesticides sont un sujet controversé. En effet, la pollution environnementale est en grande partie dépendante des phénomènes naturels dont l’intensité relève des aléas météorologiques mais aussi de techniques agricoles utilisées qui sont parfois inadaptées.

Les pesticides ont des effets nocifs sur l’homme mais aussi sur les animaux et les plantes. Ainsi, 15 à 20% de ces produits chimiques sont cancérigènes et la plupart d'entre eux sont des perturbateurs endocriniens [4,5].

La toxicité pour les espèces environnementales passe souvent au second plan dans les processus d’homologation. Or, même si la plupart des traitements sont appliqués sur les parties aériennes des plantes, une certaine proportion du produit atteint toujours le sol où vivent des bactéries, des champignons, des algues, des vers de terre et des insectes. Les effets toxiques sur la microflore du sol sont considérables et destructeurs car celle-ci est essentielle au maintien de la fertilité du sol.

I-1-2 Définition et classification des pesticides

I-1-2-1 Historique


Les premières descriptions de l’utilisation des pesticides remontent à mille ans avant JC avec le soufre. En Orient, dès le XVIème siècle, l’arsenic et la nicotine étaient utilisés. Au XIXème siècle, les premières études scientifiques mettent en évidence l’intérêt du sulfate de cuivre pour détruire les plantes adventices. L’utilisation des produits phytosanitaires connaît un réel essor à partir des années 40, période à laquelle les premiers pesticides de synthèse (lindane, DDT, aldrine, …) apparaissent sur le marché. Les résultats, très positifs quant aux rendements agricoles, ont été immédiats, cependant les premières accusations d’atteinte à la santé humaine et à l’environnement se firent entendre dès les années 60 [35]. Dans les années 70 et 80, la mise sur le marché de molécules moins stables que les organochlorés n’a pas permis la diminution des contaminations. Au contraire, la consommation croissante des produits phytosanitaires en agriculture mais aussi dans d’autres secteurs d’activité a généré non seulement des contaminations des eaux de surface et souterraine mais également des brouillards et des eaux de pluie. En effet, dans les années 90, de nombreuses études scientifiques [36-38] ont relaté la présence de produits phytosanitaires dans les brouillards.

I-1-2-2 Définition


Les pesticides sont définis comme étant des substances destinées à lutter contre les parasites des cultures au sens large, c’est-à-dire contre des organismes «indésirables». Ils regroupent des composés organiques et inorganiques à action plus ou moins spécifique, tels que les herbicides, les fongicides et les insecticides, qui sont les trois plus importantes familles de produits utilisés.

En France, les pesticides sont utilisés principalement (environ 90%) en agriculture. D’un point de vue économique, l’utilisation des pesticides apparaît bénéfique : en l’absence de traitements adéquats les pertes dues aux dégâts sur les cultures seraient quatre fois plus importantes [39]. Les autres utilisations sont liées aux industries (bois, textile, agro-alimentaire) ou aux traitements des voies ferrées, routes et étangs.

L’utilisation de substances de synthèse telles que les pesticides pose cependant des problèmes en matière de santé publique et de dommages sur les écosystèmes naturels. Aucun pesticide introduit dans l’environnement ne peut être a priori considéré comme étant inoffensif. 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.

I-1-2-3 Classification


Devant le nombre considérable de pesticides (plus de 800 matières actives différentes dans près de 7000 formulation commerciales), les fabricants et utilisateurs les classent suivant la nature de l’espèce nuisible contre laquelle ils sont destinés. Les trois principales classes sont :

  • les insecticides : sont destinés à détruire les insectes nuisibles ; ils se repartissent en trois grands groupes selon leur nature chimique : substances minérales, molécules organiques d’origine naturelle ou produits organiques de synthèse qui sont de loin les plus utilisés actuellement. Autres que les organochlorés (DDT, dialdrin, …) qui sont bannis actuellement dans la plupart des pays du nord, les insecticides appartiennent à trois grandes familles chimiques : les organophosphorés (diméthoate, malation, …), les carbamates (aldicarbe, carbofuran, …) et les pyréthrinoides de synthèse (bifenthrine, perméthrine, …).

  • Les fongicides : servant à combattre la prolifération des champignons phytopathogènes. Ils permettent de lutter contre les maladies cryptogamiques qui causent de graves dommages aux végétaux cultivés. Le mildiou de la pomme de terre, celui de la vigne, les charbons et les rouilles des céréales, représentait autrefois de véritables fléaux. Ces affections sont provoquées par l’invasion des divers tissus des plantes par le mycélium de champignons microscopiques. Les plus anciens fongicides connus sont des sels cupriques, le soufre et certains de ses dérivés minéraux. Depuis plusieurs décennies, les composés organiques représentent la part la plus importante : carbamates (carbendazine, mancozèbe,…), triazoles (bromuconazole, triticonazole,…), dérivés du benzène (chlorothalonil, quintozène), dicarboximides (folpel, iprodione,…).

  • Les herbicides : les plus utilisés des pesticides en tonnages et en surfaces traitées, ils permettent d’éliminer les mauvaises herbes adventices des cultures. Ils appartiennent à plus de 35 familles chimiques différentes. Les plus représentées sont les carbamates (chlorprophame, triallate,…), les urées substituées (diuron, chlortoluron,…), les triazines (atrazine, simazine,…), les chlorophenoxyalcanoïques (2,4-D, MCPA, …), les amides (alachlore, propyzamide,…).


On distingue en outre :

  • Les acaricides (contre les acariens),

  • Les nématicides (toxiques pour les vers du groupe des nématodes),

  • Les rodenticides (contre les rongeurs),

  • Les taupicides (contre les taupes),

  • Les molluscicides (contre les mollusques, limaces, escargots),

  • Les corvicides et les corvifuges (contre les corbeaux et les oiseaux ravageurs de cultures).



I-1-2-4 Efficacité des pesticides


Les formulations commerciales de pesticides se composent de deux éléments, la matière active, souvent hautement toxique, et les adjuvants qui lui servent de support. En raison de cette toxicité élevée, il est indispensable que tout traitement phytosanitaire soit au préalable très soigneusement étudié.

L’efficacité de l’action toxique d’un produit, tout comme sa capacité à atteindre un certain stade de l’organisme cible, sont largement fonction de sa persistance dans le milieu, et donc des processus de dégradation ainsi que de la vitesse de dégradation. Il a été constaté depuis quelques décennies que certains pesticides très employés, en particulier la plupart des insecticides organochlorés, présentent une remarquable stabilité dans le temps. Leur composition chimique reste inchangée. Ils peuvent être stockés, à des doses sublétales, par les organismes vivants, et sont ainsi susceptibles d’être progressivement accumulés et concentrés tout au long de la chaîne alimentaire. La vie animale toute entière se trouve ainsi menacée, même l’homme, qui se trouve à la tête de la chaine alimentaire peut être touché (voir Annexe 1). Ainsi, tout traitement phytosanitaire doit respecter deux impératifs parfaitement contradictoires [40]:

  • d’une part, une persistance optimale de l’action du pesticide utilisé est nécessaire pour obtenir un contrôle efficace et durable de l’organisme nuisible visé;

  • il est d’autre part, tout aussi indispensable, pour éviter les risques de bioaccumulation évoqués ci- haut, que ce produit perde rapidement la plus grande partie de sa toxicité.



I-1-3 Dégradation des pesticides


La vitesse de disparition, ou le degré de persistance d’un produit, dépend d’un certain nombre de facteurs qui peuvent être [41]:

  • mécaniques (pluie, vent) ou physiques (tension de vapeur, solubilité dans l’eau ou les lipides, codistillation avec l’eau, phénomènes d’adsorption...) ;

  • chimiques (hydrolyse, oxydation, réduction, décarboxylation, isomérisation, photodégradation...) ;

  • biologiques (action des micro-organismes dans le sol et réactions enzymatiques dans les végétaux dans le cas des produits endothérapiques...).



I-1-4 Impacts environnementaux des pesticides


Les mécanismes de dispersion sont variés. Lors de l’application qui s’effectue généralement sous forme de «spray», une fraction importante des produits phytosanitaires déposés sur les plantes ou le sol ruisselle puis s’infiltre pour atteindre et contaminer respectivement les eaux de surface, puis les eaux souterraines (Fig. I-1). Une part importante des produits phytosanitaires se retrouve dans l’atmosphère sous l’action de divers phénomènes physico-chimiques ou climatiques :

  • la dérive par le vent lors de l’application. Ce phénomène est lié essentiellement au mode d’application;

  • la volatilisation après le traitement. C’est une des causes principales de fuite des pesticides hors de la zone cible, notamment quand les traitements visent la surface du sol ou celle des végétaux;

  • l’érosion éolienne des particules de sol sur lesquelles les pesticides sont adsorbés.


Avant de retomber sur le sol, les pesticides peuvent être en partie décomposés dans l’air par des réactions de photolyse sous l’action des rayons ultraviolets ou par des réactions d’oxydation initiées par différents oxydants tels que les radicaux hydroxyles OH ou l’ozone O3. Si certains pesticides peuvent avoir une durée de vie de quelques jours, d’autres sont très stables [42]. Certaines molécules peuvent effectuer plusieurs centaines de kilomètres avant de retomber sur la lithosphère, soit par redéposition sèche, soit par lessivage de l’atmosphère par les précipitations [36].



Figure I 1. Cycle de contamination atmosphérique par les pesticides [3].

I-1-5 Propriétés physico-chimiques des pesticides étudiés dans ce travail

I-1-5-1 Le Chlortoluron


Depuis leur découverte au début des années 50, les phénylurées substituées sont de plus en plus utilisés pour lutter contre la croissance des mauvaises herbes [43]. En effet, les phenylurée sont thermosensibles et par conséquent sont facilement dégradés en isocyanates [44]. Leur dégradation est par contre lente dans l’environnement. Ils sont assez persistants et se retrouvent assez souvent dans les eaux [45]. La présence de différents herbicides dans les eaux a été détectée par Martinez et al. [46] dans plusieurs échantillons avec la limite de détection de 1,2 µg.L-1 qui est largement supérieur aux normes pour l’eau potable.

Les valeurs les plus élevées ont été trouvées pour le chlortoluron qui est employé dans des cultures de céréale. En fait, le chlortoluron est un herbicide de la famille des phenylurée. Les propriétés physico-chimiques du chlortoluron sont présentées dans le tableau I-1 ci-dessous.
Tableau I 1. Propriétés physico-chimiques et données de toxicité du chlortoluron, carbofurane et bentazone [47, 48]

Pesticide

Chlortoluron

Bentazone

Carbofurane

Famille

Formule brute

Structure

Solubilité dans l’eau à 20 °C (mg L-1)

Apparence

Masse molaire

(g mol-1)

Densité à 20 °C

(g cm-3)

Point de fusion (°C)

DT50 (jour)
DL50 (mg kg-1)

Nature

Utilisation

Phenylurée

C10H13N2OCl


74
Poudre blanche

212,68
1,34
148.1

30-40 dans le sol

+ 200 dans l’eau

>2000 sur les rats

Herbicide

blé d'automne, épeautre, orge d'automne, seigle d'automne, triticale d'automne

Benzothiadiazole

C10H12N2O3S


570
Cristaux incolores

240,30
1,50
137-139

21 dans le sol

21 dans l’eau

5800

Herbicide

Céréales (Avoine, blé, orge, maïs), haricot nain, pomme de terre

Carbamate

C12H15NO3


700
Cristaux blancs

221,30
1,18
151,5

26 à 110 dans le sol

690 dans l’eau

2 chez les souris

Insecticide

Toutes les cultures


DT50 : le temps de demi-vie dans un milieu donné, est la période nécessaire à la disparition de la moitié du produit appliqué (en jours).

DL50 : La dose létale 50 (concentration létale 50) est un indicateur quantitatif de la toxicité d'une substance.


I-1-5-2 Bentazone


Le Bentazone est un herbicide de la famille des benzothiadiazole, utilisé pour lutter contre les dicotylédones annuelles telles que les amarantes, arroches, camomilles, capselles, chénopodes, colza, gaillets, galinsoga, mourons, senèves etc. Sa dégradation est complète dans les couches supérieures de sol. Grâce à sa solubilité élevée dans l’eau et sa faible adsorption dans le sol, le bentazone est exposés à lixiviation dans des conditions des précipitations extrêmes. Les propriétés physico-chimiques du bentazone sont présentées dans le tableau I-1.

I-1-5-3 Carbofurane


Le carbofurane (C12H15NO3) est un insecticide du groupe des carbamates utilisé dans la lutte contre une grande variété d’organismes défoliateurs et fouisseurs qui s’attaquent à de nombreuses cultures de fruits et de légumes. Le carbofurane est dégradé dans le sol par hydrolyse, par action microbienne et, dans une moindre mesure, par photodécomposition. Sa persistance dépend du pH, du type de sol, de la température, de la teneur en eau et de la population microbienne [49]. Dans le sol, il est dégradé en différents composés comprenant le carbofuranephénol, le 3-hydroxycarbofurane et le 3-cétocarbofurane. Des études sur le terrain ont indiqué une demi-vie de 26 à 110 jours dans le sol [50]. Les propriétés physico-chimiques du carbofurane sont présentées dans le tableau I-1.
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