EFFETS DES PESTICIDES SUR LA SANTE

DEVENIR DES PESTICIDES DANS L’ENVIRONNEMENT

GENERALITES SUR LES PESTICIDES

La découverte d’un deuxième groupe de produits plus puissants en termes de lutte antiparasitaire, les composés organophosphorés (plus toxiques, actions rapides et plus rapidement dégradés : Malathion en 1950) a mené au remplacement d’une majorité d’organochlorés. Les carbamates (Aldicarbe…) sont des insecticides apparus plus tard que les organochlorés et les organophosphorés ; ils sont par ailleurs moins utilisés en termes de quantité. Le groupe synthétique des pyréthrinoïdes (Bifenthrine, Deltaméthrine…) est apparu plus récemment, au début des années 1970. Les pyréthrinoïdes synthétiques sont plus stables à la lumière que les groupes précédents et possèdent une activité insecticide plus forte, d’environ 10 fois celle de la plupart des organophosphorés et des carbamates (Davenport et al., 2000). Au cours des années 1990, les activités de recherches se sont concentrées sur l’obligation de trouver des pesticides avec une grande sélectivité et de meilleurs profils environnementaux et toxicologiques : Il y a ainsi eu l’introduction de la triazolopyrimidine et de l’isoxazole. Quelques années après, des produits spécifiques impliquant une connaissance poussée de la physiologie du ravageur ou de sa cible ont été mis sur le marché (Tissut et al., 2006). Aujourd’hui, les scientifiques essayent de manipuler le système génétique des plantes pour qu’elles deviennent plus résistantes aux pesticides à large spectre ainsi qu’aux organismes indésirables.

De nouvelles approches sont aussi conçues pour l’application des pesticides afin de réduire le risque d’intoxications chroniques. I.2 Définitions Le terme pesticide est un anglicisme, issu du latin pestis (peste, fléau) et caedere (tuer). L’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) et l’Organisation des Nations Unies pour l’Alimentation et l’Agriculture (ou Food and Agriculture Organisation – FAO) entendent par ‘pesticide’ toute substance destinée à prévenir, détruire, attirer, repousser ou combattre tout élément nuisible y compris toute espèce indésirable de plantes ou d’insectes pendant la production, le stockage, le transport, la distribution et la préparation d’aliments, de denrées agricoles ou de produits pour l’alimentation animale, ou pouvant être appliquée aux animaux pour les débarrasser d’ectoparasites.

Ce terme englobe les substances utilisées comme régulateurs de la croissance végétale, défoliants, agents d’ébourgeonnement ou inhibiteurs de germination, ainsi que les substances appliquées aux cultures avant ou après la récolte pour protéger la production contre toute détérioration pendant le stockage et le transport. (FAO et OMS, 1997). Les pesticides sont aussi appelés « produits phytosanitaires ». La directive européenne91/414/CE du 15 juillet 1991(relative à la mise sur le marché des produits phytosanitaires), abrogée et remplacée par le règlement européen CE 541/2011, 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 de végétaux, freiner ou prévenir une croissance indésirable des végétaux ».

Les pesticides sont encore désignés par le terme « produits phytopharmaceutiques » au sens de la directive91/414 /CEE (remplacée par le règlement n° 1107/2009/CE du 21 octobre 2009) appelés en France plus communément « produits phytosanitaires », les produits utilisés principalement pour la protection des végétaux en agriculture ou dans d’autres secteurs. Les substances actives, dont l’incorporation est autorisée dans les produits (inscrites à l’annexe I du règlement 1107/2009/CE et anciennement directive 91/414/CE), sont au nombre de 365 substances chimiques et 36 microorganismes (Index Phytosanitaire ACTA, 2014). I.3 Classification et principales familles de pesticides Actuellement, les pesticides sont séparés en deux groupes, selon leurs utilisations :  Les pesticides à usage non agricole ou biocides, utilisés par exemple en hygiène publique (lutte anti-vectorielle) et dans d’autres applications comme la conservation du bois, la désinfection, ou certains usages domestiques.

 Les pesticides à usage agricole ou produits phytopharmaceutiques ou produits phytosanitaires qui sont des substances chimiques minérales ou organiques, de synthèse ou naturelles. Les pesticides disponibles aujourd’hui sur le marché sont caractérisés par une telle variété de structures chimiques, de groupes fonctionnels et d’activités que leur classification est complexe. D’une manière générale, les substances actives peuvent être classées soit en fonction de la nature de l’espèce à combattre, soit en fonction de la nature chimique de la principale substance active qui les compose, soit en fonction du mécanisme de transfert dans la plante. Pour ce dernier (classification la plus simple), il existe deux catégories principales de pesticides : les pesticides non systémiques et les pesticides systémiques. Les pesticides non systémiques ou de contact n’ont pas, ou alors très faiblement, la capacité de pénétrer dans les tissus des plantes et d’être transférés du site de contact vers les parties distales de la plante. Les pesticides systémiques, eux, peuvent pénétrer dans les tissus des plantes et être transférés vers d’autres parties de la plante que la zone traitée ; le produit chimique pénètre dans la plante au travers de la cuticule des feuilles après pulvérisation ou est absorbé par les racines après traitement du sol (Regnault-Roger et al., 2005). En fonction de la nature de l’espèce à combattre ou de la cible visée, on distingue plusieurs catégories : Les insecticides (contre les insectes nuisibles) ; Les fongicides (contre les champignons parasites) ; Les herbicides (contre les mauvaises herbes ou adventices) ; Les nématicides (contre les nématodes) ; Les corvicides (contre les oiseaux) ; Les acaricides (contre les acariens) ; Les rodenticides ou raticides (pour lutter contre les rongeurs) ; Les molluscides (pour tuer les mollusques : limaces et escargots) ; Les algicides (pour lutter contre le développement des algues) (Ramade, 1998).

La troisième possibilité de classement est une classification en fonction de la nature chimique de la principale substance active qui compose les produits phytopharmaceutiques. A ce titre, les principaux groupes chimiques sont : • Les organochlorés, • Les organophosphorés, • Les carbamates, • Les pyréthrénoïdes, • Les triazines, • Les urées substituées (néonicotinoïdes)…etc. I.4 Caractéristiques phytosanitaires des pesticides Un pesticide commercialisé se compose d’une ou de plusieurs substances ou matières actives (que sont les molécules disposant des propriétés phytosanitaires requises) ; d’adjuvants destinés à accompagner les effets des substances actives, d’une charge inerte qui peut être de l’argile ou de la cellulose. L’adjuvant est une substance dépourvue d’activité biologique jugée suffisante dans la pratique mais capable de modifier les propriétés physiques, chimiques ou biologiques des produits phytosanitaires. Il renforce l’efficacité, la sécurité du produit et sa facilité d’utilisation. On trouve aussi des dénaturants : ils évitent la confusion avec un produit alimentaire ou empêchent l’absorption accidentelle (colorant, vomitif) (Index ACTA. 2014). I.5 Formes et modalités d’utilisation des pesticides Les produits phytosanitaires sont appliqués sous forme : • Solide lorsqu’ils sont épandus en pré-semis ou en prélevée sur un sol nu. Les granulés diffusent alors lentement dans le sol.

Les substances actives peuvent être incluses dans des microcapsules poreuses de polymères et sont dispersées en suspension dans l’eau, • liquide ou émulsifiable pour un épandage en post-levée qui est déterminé le plus souvent par le nombre de feuilles des plants, • Enrobée : les semences sont enrobées de fongicides ou d’insecticides pour les préserver des nuisibles durant le stockage et après le semis

DEVENIR DES PESTICIDES DANS L’ENVIRONNEMENT

La contamination de l’air, des sols et des eaux par les pesticides largement utilisés en agriculture est aujourd’hui plus que jamais au centre de tous les débats relatifs à une protection de l’environnement. On s’intéresse à la présence de pesticides dans les eaux superficielles depuis les années 1960, depuis qu’on s’est aperçu de la toxicité directe d’insecticides organochlorés pour des animaux aquatiques. Durant les deux décennies suivantes, on a trouvé de plus en plus de pesticides dans les eaux souterraines ce qui a inévitablement provoqué une grande inquiétude puisque l’eau de boisson est dans bien des cas puisée dans les nappes (Schiavon et al., 1995). Dans les années 1970 et 1980, on a commencé à s’intéresser au passage des pesticides dans l’atmosphère. En effet, lors d’un épandage aérien, près de 50% du produit n’atteint pas la cible et se disperse dans l’air environnant.

A cette contamination directe, il faut ajouter les molécules provenant de l’évaporation, une fois le pesticide déposé sur la plante, le sol ou l’eau (Figure 1). Ceci explique en bonne partie la présence des polluants organiques persistants dans l’Arctique canadien, alors que cette région n’a jamais été traitée par ces molécules (Regnault-Roger et al., 2005). Selon les pesticides et les modalités de leur épandage, une fraction seulement des pesticides épandus par voie aérienne atteint leurs cibles agricoles. Entre 30 et 99 % des quantités utilisées contaminent ainsi l’eau, l’air ou le sol (Ricoux, 2009). Le devenir des produits phytosanitaires dans les sols constitue une préoccupation majeure, notamment en ce qui concerne la pollution des nappes phréatiques. En effet, le sol par ses propriétés physicochimiques, va intervenir sur la rétention des produits : la rétention limite la mobilité de la matière active vers l’atmosphère, les eaux de surface par ruissellement et les eaux profondes par lessivage (Hasset et al., 1989) tandis que ce processus sera contrarié par ses propriétés biologiques et hydrodynamiques. La sorption du sol est l’un de la plupart des processus qui influent sur le devenir des pesticides (McCarthy et al., 1985).

La nature chimique du sol joue aussi un rôle. Il a été montré que la présence de carbone organique dissous dans le sol calcaire peut diminuer le potentiel de sorption de l’Imidaclopride, et donc d’augmenter le potentiel de lessivage de cette molécule et de contamination des eaux souterraines (FloresCespedes et al., 2002). II.1 Comportement et effets des pesticides sur les différents compartiments environnementaux II.1.1 Le compartiment aquatique Le transfert par lixiviation peut causer la pollution des eaux souterraines. L’importance de cette pollution dépendra entre autres, des propriétés du pesticide (hydrosolubilité, coefficient de partage octanol/eau…), de celles du sol, de la vitesse d’infiltration et de l’épaisseur des différentes couches du sol. Dans beaucoup de sols, la présence de macrospores (fissures, galeries de vers de terre, passage de racines) favorise l’entraînement des pesticides par lixiviation, lesquels sont emportés rapidement vers le sous-sol et la nappe. Une fois qu’ils sont dans le milieu aquatique, les pesticides sont soumis à une variété de processus : – Physiques (accumulation, dépôt, dilution et diffusion) ; – Chimiques (hydrolyse et oxydation) ; – Photochimiques (photolyse et photodégradation) ; – Biochimiques (biodégradation, biotransformation, bioaccumulation). (Tankiewicz et al., 2010) Le milieu aquatique est justement caractérisé par la longueur de ses chaînes trophiques (phytoplancton, zooplancton, invertébrés, poissons non carnivores, poissons carnivores, oiseaux riverains, humains).

C’est pourquoi les contaminations les plus critiques ont toujours été observées dans des réseaux trophiques associés au milieu aquatique, étant donné que la contamination des chaînes trophiques dépend de la contamination des biotopes. (Boithias, 2012) Pour les eaux en général et les eaux souterraines en particulier, les pesticides après application, traversent le sol et se retrouvent dans les eaux souterraines après transformations, sous formes de métabolites (Reemtsma et al., 2013) . Certains de ces métabolites sont plus toxiques que la molécule mère (Tiwari et al., 2014) II.1.2 Le sol Dans le compartiment sol, la mobilité de la substance active est réduite par son adsorption sur les particules du sol. Les micro-organismes du sol (actinomycètes, bactéries, champignons) interviendront sur la dégradation et l’élimination du produit par minéralisation, ce qui confère au sol un pouvoir de détoxification particulièrement élevé (Pons et al., 1998) alors que la circulation de l’eau libre du sol contribuera par son entraînement vers des compartiments non cibles. Le taux de dégradation de pesticides par les micro-organismes du sol ou des réactions chimiques augmente généralement avec la température et avec la teneur en eau du sol.

La persistance des substances actives peut être très longue dans un sol sec. Pour un pesticide, la demi-vie au sol représente le temps nécessaire pour que la moitié (de la quantité du pesticide) se dégrade. Cette demi-vie est régie par :  Les types d’organismes du sol qui sont présents et qui peuvent dégrader le pesticide,  Le type de sol (sable, limon, argile) : le sol argileux tend à adsorber d’avantage les pesticides que le sol sablonneux qui lui, facilite leur descente vers la nappe phréatique (Root, 1990).

Le pH et la température : Le Dicofol, organochlorés utilisé à grande échelle, perdure dans les sols acides (Anonyme, 1999). Ainsi donc, le pH du sol est un facteur qui affecte la persistance des pesticides. Le taux de dégradation de pesticides par les micro-organismes du sol ou des réactions chimiques augmente généralement avec la température et avec la teneur en eau du sol. La dégradation c’est le processus qui conduit à la disparition réelle de la matière active, soit par transformation partielle soit par transformation totale de la molécule d’origine en composés minéraux tels que CO2, H2O, NO3 – (Yaduraju et al., 1994).Elle peut être abiotique c’est-à-dire d’origine chimique et/ou photochimique. Tous ces processus peuvent intervenir de manière indépendante, mais agissent le plus souvent de manière simultanée voire complémentaire.

Table des matières

PARTIE THEORIQUE
CHAPITRE I : GENERALITES SUR LES PESTICIDES 
I.1. Historique
I.2. Définitions
I.3. Classification et principales familles des pesticides
I.4. Caractéristiques phytosanitaires des pesticides
I.5. Formes et modalités d’utilisation des pesticides
CHAPITRE II : DEVENIR DES PESTICIDES DANS L’ENVIRONNEMENT
Introduction
II.1 Comportement et effets des pesticides sur les différents compartiments environnementaux
II.1.1 Le compartiment aquatique
II.1.2. Le sol
II.1.3. Le compartiment aérien
II.2. Facteurs influençant le devenir des pesticides dans l’environnement
II.2.1. Les facteurs anthropiques
II.2.2. Les facteurs physico-chimiques
II.2.3. Les facteurs environnementaux
CHAPITRE III : EFFETS DES PESTICIDES SUR LA SANTE
Introduction
III.1. Exposition chronique aux pesticides et populations d’études
III.1.1. Population professionnellement exposée
III.1.2. Population générale
III.1.3. Enfants
III.2. Effets chroniques des pesticides
III.2.1. Pesticides et cancers
III.2.1.1Population professionnellement exposée
III.2.1.1.a Cancers hématopoïétiques
III.2.1.1.b Cancers de la prostate
III.2.1.1.c Tumeurs cérébrales
III.2.1.1.d Cancers de l’enfant
III.2.1.2 Population générale
III.2.1.2.a Cancers de l’adulte
III.2.1.2.b Cancers de l’enfant
III.2.2. Pesticides et troubles de la reproduction
III.2.2.1. Population professionnellement exposée
III.2.2.1. a. Développement embryonnaire et fœtal
III.2.2.1.b. Fertilité masculine et/ou féminine
III.2.2.2. Population générale
III.2.3. pesticides et pathologies neurologiques
III.2.3.1. Maladies neurodégénératives
III.2.3.2. Troubles neurologiques et psychiques
CHAPITRE IV : ASPECTS REGLEMENTAIRES
Introduction
IV.1. La limite Maximale de Résidus (LMR)
IV.2. Principes généraux de l’établissement d’une LMR
IV.3. Harmonisation des LMR
IV.4. Contrôle des LMR
IV.5. Etudes alimentaires totales (EAT)
IV.6. Lois relatives aux teneurs maximales en résidus de pesticides dans les denrées alimentaires
IV.7. Législation Algérienne
Chapitre V : Aspects analytiques
V.1. Introduction
V.2. Extraction des résidus de pesticides
V.2.1. Solvants d’extraction
V.2.2. Extraction en phase solide
V.2.3. Méthode d’extraction et de purification QuEChERS
V.3. Méthodes d’analyse
V.3.1. La chromatographie en phase gazeuse
V.3.1.1. Instrumentation en CPG
V.3.1.1.a. Source de gaz
V.3.1.1.b. Le four
V.3.1.1.c. La colonne
V.3.1.1.d. Systèmes d’injection
V.3.1.1.e. Détecteurs
V.3.2. La chromatographie en phase liquide
V.3.3. La spectrométrie de masse
V.3.3.1. La source d’ionisation
V.3.3.1.a. La source d’ionisation par éléctrospray
V.3.3. 1.b. La source d’ionisation par impact électronique
V.3.3.2. Analyseurs
V.3.3.2.a. Les principales caractéristiques d’un analyseur
V.3.3.2.b. Types d’analyseurs
V.3.3.2.c. Les analyseurs à champ quadripolaire : Le filtre de masse quadripolaire (QMF) ou quadripôle (Q
V.3.3.2.d. Trappe ionique
V.3.3.3. Détecteurs
V.3.4. La spectrométrie de masse en tandem
V.3.4. 1. Les Modes de scans
V.3.4.1. a. Mode balayageou « Full Scan »
V.3.4.1.b. Mode Single Ion Monitoring (SIM
V.3.4.1.c. Le « SelectedReaction Monitoring » (SRM) ou le Multiple Reaction Monitoring
V.3.4.1.d. Le « Product Ions Scan » (PI) et l’« Enhanced Product Ions Scan (EPI)
PARTIE PRATIQUE
Objectifs de l’étude
CHAPITRE I : Etude descriptive de l’usage des pesticides en milieu agricole
I.1 Matériel et méthodes
I.1.1. Localisation et description du terrain d’étude
I.1.2. Déroulement de l’étude
I.1.3. Recueil des informations
I.2. Résultats de l’étude descriptive sur terrain
I.2.1. Caractérisation des ennemis des cultures
I.2.2. Produits phytosanitaires utilisés
I.2.3. Modalités d’utilisation des produits phytosanitaires
I.2.4. Situation particulière des pesticides stockés dans la région de Mostaganem
I.2.5.Caractéristiques des puits échantillonnés
I.3. Discussion des résultats
I.4.Critères de choix de la matrice et des pesticides à analyser
I.5. Conclusion
Chapitre II : Niveau de contamination des tomates par les pesticides
II.1. Matériel et méthodes
II.1.1. Appareillage
II.1.2. Matériels
II.1.3. Réactifs chimiques
II.1.4. Préparation des solutions
II.1.4.1. Phase mobile
II. 1.4.2. Solution mère et solutions de travail
II.1.4.3. Solution étalon interne
II.1.5. Echantillonnage
II.1.6. Procédure générale d’extraction
II.2. Méthode d’analyse en chromatographie en phase liquide couplée à la spectrométrie
de masse en tandem
II.3. Résultats
II.3.1. Performance de la technique d’extraction (rendement d’extraction)
II.3.2. Performances de la méthode d’analyse par CL-SM/SM
II.3.2.1. Résultats de la validation analytique de la méthode d’analyse de pesticides dans les tomates par CLHP-SM/SM
II.3.2.1.1. Etude de la linéarité
II.3.2.1.2. Effet matrice
II.3.2.1.3. Justesse (exactitude)
II.3.2.1.4. Répétabilité (fidélité)
II.3.2.1.5. Limites de détection (LDD) et de quantification(LDQ
II.4. Application de la méthode : analyse des échantillons de tomates
II.5. Discussion des résultats d’analyse des échantillons de tomates
Chapitre III : NIVEAU DE CONTAMINATION DES EAUX DE PUITS PAR LES PESTICIDES
III.1. Matériel et méthodes
III.1.1. Appareillage
III.1.2. Matériel
III.1.3. Produits Chimiques
III.1.4 .Echantillonnage
III.1.5. Procédure générale d’extraction
III.2. Méthode d’analyse en chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse III.2.1. Conditions analytiques de la CPG
III.2.2. Conditions de spectrométrie de masse
III.3. Résultats
III.3.1. Performance de la technique d’extraction (rendement d’extraction
III.3.2. Performances de la méthode d’analyse par CG/MS
III.3.2.1. Résultats de la validation analytique de la méthode de dosage par CG /MS
III.3.2.1.1. Etude de la linéarité
III.3.2.1.1.a. Justesse (exactitude
III.3.2.1.1. b. Répétabilité (fidélité
III.3.2.1.2. Limite de détection et limite de quantification
III.4. Application de la méthode : Analyse des échantillons d’eaux de puits
III.5. Discussions
CHAPITRE IV : GUIDE D’UTILISATION DES PRODUITS PHYTOSANITAIRES
Introduction
IV.1. Stockage des produits phytosanitaires
IV.1.1. Produits phytosanitaires en grande quantité
IV.1.2. Produits phytosanitaires en petite quantité
IV.2. Utilisation des produits phytosanitaires
IV.2.1. Bonnes pratiques agricole avant le traitement
IV.2.1.1. Le choix du produit phytosanitaire
IV.2.1.2. Etiquetage des emballages des produits phytosanitaires
IV.2.1.3. Vérification du matériel d’épandage : exemple du pulvérisateur à rampe
IV.2.1.3.1. Réglage du pulvérisateur
IV.2.1.3.1.a. Choix des buses
IV.2.1.3.1.b. Vérification du manomètre
IV.2.1.3.1.c. Etalonnage du pulvérisateur
IV.2.1.4. Calcul de la dose à épandre
IV.2.1.5 Préparation de la bouillie
IV.2.2. Bonnes pratiques agricoles pendant le traitement
IV.2.3. Bonnes pratiques agricoles après le traitement
TABLE DES MATIERES
Conclusion générale
Références bibliographiques
Annexes

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