Définitions des pesticides

Depuis les années 1950, le développement de l’agriculture et la volonté d’augmenter les rendements ont conduit à une utilisation croissante des pesticides. Ces pratiques ont causé, suite à une utilisation massive, une contamination de l’environnement et en particulier une pollution diffuse d’un grand nombre d’aquifères sur l’ensemble du territoire. L’Algérie utilise environ 6 000 à 10 000 tonnes de pesticides par an (Moussaoui K M, 2001) (environ 400 produits phytosanitaires sont homologués en Algérie (Bouziani M, 2007)). Si l’intérêt s’est porté dans un premier temps sur la contamination du réseau de surface en raison de fortes concentrations détectées précocement, le problème des eaux souterraines est aujourd’hui pertinent. En effet, l’eau souterraine est d’une importance capitale dans la plupart des régions du monde. Toutefois, cette ressource qui était jadis de bonne qualité, se trouve actuellement menacée par diverses sources de contamination ponctuelles et diffuses.

Les sources ponctuelles ont fait l’objet de nombreux travaux et recherches sur le terrain et en laboratoire. Par contre, les sources diffuses et particulièrement la contamination par les pesticides (herbicides, fongicides, …) en zones agricoles, n’ont attiré l’attention des scientifiques et gouvernements que depuis la fin des années 1970 où des analyses d’eau souterraine, de surface et de drainage révélaient la présence des traiazines (herbicide) et d’autres produits phytosanitaires agricoles. En raison de sa position d’interface dans l’environnement entre l’atmosphère et les eaux souterraines, le sol joue un rôle déterminant dans le devenir des herbicides. C’est un mélange hétérogène composé de nombreux constituants (matières organiques et inorganiques) dont la composition et l’activité de surface sont variables. Il apparaît donc nécessaire d’étudier le devenir des herbicides dans les sols afin de mieux en mesurer l’impact environnemental.

Si un pesticide est relativement soluble, son transfert de la zone d’utilisation au système aquatique, puis sa répartition dans celui- ci en est d’autant plus rapide. Au contraire, les pesticides insolubles mettent plus de temps pour atteindre le milieu aquatique et leur diffusion dans l’eau est très vite limitée par fixation sur les matières en suspension ou sur les sédiments. Ils affecteront alors la biologie du milieu uniquement, si le produit est très toxique, par accumulation dans les tissus ou par fixation sur la matière organique servant d’aliment aux différents organismes. Abstraction faite de la stabilité chimique et de la biodégradation, la diminution de la concentration en pesticides reste essentiellement liée à leurs caractéristiques physicochimiques comme la pression de vapeur ou la constante de Henry.

Différents modèles permettent de prévoir la solubilité dans l’eau, la pression de vapeur ou la constante de Henry. Les méthodes incrémentielles sont basées sur des caractéristiques structurelles comme le type d’atome, le type de liaison et l’environnement structurel local ; d’autres modèles de régression mettent en jeu des propriétés physico- chimiques, des descripteurs structuraux comme les indices de connectivité, et des descripteurs reflétant la structure électronique. Signalons en plus, pour la solubilité dans l’eau et la constante de Henry, la possibilité d’utiliser des modèles basés sur la structure moléculaire et les modèles quantiques de solvatation (via l’enthalpie libre de solvatation ∆Gs). Les résultats de ces modèles révèlent des différences substantielles dans les domaines d’application et dans les capacités de prédiction.

Généralités sur les pesticides

Le terme pesticide est un mot anglais, daté du milieu du XXème siècle qui fit son apparition en France en 1959 comme substantif. Ce mot se compose de pest, signifiant insecte ou plante nuisible ou encore parasite, qui fut lui-même emprunté au mot français peste au XVIième siècle et de –icide, du latin caedere signifiant frapper, abattre, tuer. Ce mot en français est mal formé puisque peste ne signifie pas parasite (Boivin A, 2003). L’utilisation des pesticides a commencé avec l’existence de l’Homme. Il apprend au fur et à mesure à promouvoir les espèces exploitées et à contrer leurs compétiteurs. Qu’elle soit avant et après la récolte, la lutte contre les nuisibles tant des cultures que des stocks se fitd’abord par des procédés physiques et manuels, puis par des méthodes chimiques. On note, au moyen âge, la première utilisation de sels d’arsenic comme insecticides. Jusqu’à la première moitié du XXème siècle, les produits phytosanitaires sont essentiellement des dérivés minéraux (arsenic, sulfate de cuivre) ou végétaux (roténone, pyrèthre), donc le développement des pesticides a ensuite suivi celui de la chimie minérale. Dès la seconde guerre mondiale, les pesticides ont profité du développement rapide de la chimie organique. Les composés synthétiques, qui sont majoritaires, ont d’ailleurs été à l’origine de l’expansion rapide des pesticides à partir des années 1940. La forte utilisation des pesticides était considérée comme unpréalable à la réussite d’une stratégie de développement agricole rapide. Cetteconception a favorisé l’utilisation importante des produits phytosanitaires afind’augmenter la production agricole, surtout celles des cultures destinées à l’exportation (Fleischer G et al., 1998). Dans les années 1950, des insecticides comme le dichlorodiphényldichloroéthane (DDD) et le dichlorodiphényltrichloroéthane (DDT) sont utilisés en grandes quantités en médecine préventive (pour détruire le moustique responsable de la malaria) et en agriculture (élimination du doryphore). D’autres biocides sont mis au point pour l’industrie textile et du bois, pour les usages domestiques (aérosols tue-mouches), pour l’entretien des routes et pour une utilisation en médecine. L’usage de ces produits a connu un très fort développement au cours des décennies passées, les rendant quasiment indispensables à la plupart des pratiques agricoles, quel que soit le niveau de développement économique des pays.

Si les pesticides ont constitué un énorme progrès dans la maîtrise des ressources alimentaires et l’amélioration de la santé publique (en particulier dans la lutte contre les insectes, vecteurs des maladies), le revers de la médaille est apparu rapidement: des phénomènes de résistance chez les insectes, puis des troubles de la reproduction chez les oiseaux, ont montré de façon spectaculaire les limites et les dangers de ces substances pour l’environnement , pour les écosystèmes mais également pour les êtres humains. Il ne faut pas toutefois perdre de vue, que les pesticides ont constitué un énorme progrès pour l’agriculture et ont permis d’assurer une production alimentaire de qualité. L’augmentation des rendements des terres agricoles a permis de limiter la déforestation, ainsi les experts estiment que leur utilisation, en 50 ans, a permis de préserver 50% de la surface de la forêt actuelle (Kleter G A et al., 2007). Leur utilisation a également permis d’éradiquer un grand nombre de maladies parasitaires très meurtrières, ou d’en limiter la propagation.

Définitions des pesticides

Dans les textes relatifs à la réglementation nationale et européenne, les pesticides sont aussi appelés « produits phytosanitaires» (Colas A, 1971). Les définitions des pesticides sont nombreuses, nous retiendrons celle de Colas (Colas A, 1971) qui est satisfaisante par sa généralité : « on appelle pesticide, toute substance naturelle ou synthétique, qu’elle soit ou non mélangée à d’autres produits (support, adjuvant, tensio-actif) utilisée :
– Dans la lutte contre les vecteurs des maladies humaines et animales, à l’exclusion des médicaments,
– Pour la lutte contre les ennemis des plantes et des récoltes,
– Pour la protection des matériaux et produits stockés ou mis en œuvre » .

La directive européenne 91/414/CE du 15 juillet 1991 (Directive européenne, 1991) concernant la mise sur le marché de produits phytosanitaires, les définit comme étant : « Les substances actives et les préparations contenant une ou plusieurs substances actives qui sont présentes sous la forme dans laquelle elles sont livrées à l’utilisateur et qui sont destinées à :

– Protéger les végétaux ou les produits végétaux contre tous les organismes nuisibles ou à prévenir leur action,
– Exercer une action sur les processus vitaux des végétaux, pour autant qu’il ne s’agisse pas de substances nutritives,
– Assurer la conservation des produits végétaux, pour autant que les substances ou produits ne fassent pas l’objet de dispositions particulières du Conseil ou de la Commission concernant les agents conservateurs,
– Détruire les végétaux indésirables,
– Détruire les parties des végétaux, freiner ou prévenir une croissance indésirable des végétaux » .

Les pesticides sont définis plus simplement comme des substances dont les propriétés chimiques contribuent à la protection des plantes cultivées et des produits récoltés.Ils sont caractérisés par leur stabilité et leur résistance aux processus de dégradation dans l’environnement, ainsi que par leur tendance à s’accumuler dans les chaînes alimentaires (Marliere F, 2000). Les pesticides regroupent plus de 1000 substances chimiques appartenant à près de 150 familles chimiques différentes.

Une famille chimique regroupe (Pesticides Manual, 2006) l’ensemble des molécules dérivées d’un groupe d’atomes qui constituent une structure de base. Cependant les propriétés des molécules ne dépendent pas uniquement d’un groupe donné. Elles résultent également de l’existence de motifs moléculaires particuliers (ex : noyaux aromatiques…) et de la présence d’atomes et/ou d’autres groupes fonctionnels (ex : groupe alcoolique). Ainsi il n’existe pas toujours de relation simple entre une famille chimique et les propriétés des substances qui la composent. Les pesticides constituent donc un ensemble de substances et de produits hétérogènes tant du point de vue de leurs propriétés physico-chimiques, que de celui de leur devenir dans l’environnement ou de leurs propriétés toxicologiques et écotoxicologiques.

Table des matières

Introduction générale
Partie I: Etude bibliographique
Chapitre I
I. Généralités sur les pesticides
I. 1- Définitions des pesticides
I. 2- Historique des pesticides
I. 3- Classification des pesticides
I. 3- 1- Lesinsecticides
I. 3- 2- Les fongicides
I. 3- 3- Les herbicides
II. Le marché des pesticides
III. Les pesticides en Algérie
IV. Les pesticides et l’environnement
IV. 1- Les voies d’exposition de la population aux pesticides
IV. 1- 1- Les expositions primaires
IV. 1- 2- Les expositions secondaires
V. Devenir des pesticides dans l’environnement
Chapitre II
I. Les modèles QSAR, QSPR
II. Optimisation des molécules
II. 1. Généralités
II. 2. Méthodes semi- empiriques utilisées
II. – 3. Champ de force
II. 3- 1- Définition
II. 3. 2. Quelques exemples
II. 4- Représentation simple d’un champ de force
II. 5- Champ de force MM2 et MM+
II. 5- 1- Champ de force MM2
II. 5- 2- Champ de force MM+
III. Calcul des descripteurs moléculaires
IV. Méthodes de sélection des ensembles de calibrage et de test
IV. 1. Choix aléatoire
IV. 2. Algorithme DUPLEX
V. Développement de modèles QSAR/QSPR
V. 1. Sélection d’un sous- ensemble de variables par algorithme génétique (GA- VSS)
V. 2.Méthodes utilisées pour le développement de modèles QSAR/QSPR
V. 2. 1. La régression linéaire multiple
V. 2. 2. Analyse en composantes principales (ACP)
V. 2.4. La régression PLS
V. 2. 5. Méthode des réseaux de neurones artificiels
V. 2. 6. Machinesà vecteurs supports SVM
V. 3. Evaluation d’un modèle QSAR/ QSPR
V. 4. Domaine d’application
Partie II: Application
I. Modélisation de la constante de Henry
I. 1. Introduction
I. 2. Résultats et discussion
I. 2.1. Modélisation de la constante de Henry d’un enssemble : triazines- carbamates
I. 3. Conclusion
II. Modélisation de la solubilité aqueuse
II. 1,Introduction
II. 2. Résultats et discussion
II. 2. 1. Résultats du modèle RLM
II. 2. 2.Contribution des descripteurs et interprétation
II. 2.3 Domaine d’application du modèle RLM
II. 3. Conclusion
III. Modélisation du coefficient de partage octanol/eau
III. 1. Introduction
III. 2, Résultats et discussion
III. 2,1, La régression linéaire multiple
III. 2. 2. Machine à vecteur support
III. 3. Conclusion
IV. Modélisation de la pression de vapeur
IV. 1. Introduction
IV. 2. Résultats et discussion
IV. 2. 1. Régression linéaire multiple
IV. 2. 2.Moindres carrées partiels
IV. 3. Conclusion
V. Modélisation du coefficient de partage octanol/carbone organique
V. 1. Introduction
V. 2. 1. Régression linéaire multiple
V. 2. 2. Les réseaux de neurones artificiels
V. 3, Conclusion
Conclusion générale
Références bibliographiques
Annexe

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