Les néonicotinoïdes

La plupart des pesticides sont destinés à la protection des cultures et à la lutte contre les nuisibles, les champignons, les moisissures… Il y a trois grandes catégories de pesticides : les insecticides, les fongicides et les herbicides.

Les néonicotinoïdes font parti des insecticides neurotoxiques et sont présents sur le marché de l’agrochimie depuis 1994. Cette famille chimique est composée de huit molécules : l’imidaclopride, le thiaméthoxame, la clothianidine, le dinotéfurane, l’acétamipride, le nitenpyrame, le thiaclopride et l’imidaclopride, qui reste la molécule la plus utilisée à l’heure actuelle. Ces neurotoxiques sont généralement des dérivés chlorés et ciblent dans le cerveau les récepteurs nicotiniques de l’acétylcholine. Le chlore, et notamment le gaz dichlore, est extrêmement toxique et fut à la base de plusieurs armes chimiques.

Le cas de l’imidaclopride :

L’imidaclopride est la substance active du Gaucho, utilisé pour protéger un certain nombre de cultures en tant que traitement de semences. Il se présente sous forme de cristaux incolores ou de poudre beige. Il s’agit de la forme de neurotoxique la plus couramment utilisée, même s’il existe aujourd’hui plusieurs molécules aux effets similaires. C’est un insecticide destiné à être appliqué aux semences avant semis, ou sur les feuilles des plantes. Comme tous les néonicotinoïdes, ce pesticide est un produit systémique, c’est-à-dire qui se diffuse dans tout l’organisme de la plante. Les insectes l’absorbent en suçant les fluides des plantes.

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Représentation semi-développée de l’imidaclopride (source: Wikipedia )

La chaine d’atomes constituant la molécule d’imidaclopride se termine par un atome de chlore, elle fait partie des chloronicotiniles.

La nicotine était auparavant utilisée pour tuer les pucerons et autres nuisibles de ce genres, mais plusieurs inconvénients se posaient (il fallait régulièrement repasser sur les cultures).
Une nouvelle grande famille de neurotoxiques s’est développée depuis lors, celle des néonicotinoïdes. Comme son nom l’indique, cette famille trouve en partie son origine dans la structure de la nicotine.
C’est un insecticide particulièrement efficace, d’une grande rapidité d’action, et persiste longtemps dans les sols et les cultures. Il est largement employé sur le tournesol, le riz, les légumes, le maïs et les céréales.

L’imidaclopride est un perturbateur des récepteurs nicotiniques. Les récepteurs nicotiniques de l’acétylcholine jouent un rôle primordial dans la transmission neuromusculaire et motrice autonome, et sont impliqués dans diverses fonctions au niveau du système nerveux central, en particulier dans le contrôle des mouvements volontaires, la mémoire, l’attention… Celles-ci fonctionnent habituellement avec un neurotransmetteur excitateur, l’acétylcholine (Ach).

L’acétylcholine est l’un des nombreux agents de transmission des messages nerveux présents dans le cerveau, qui comptent aussi la dopamine, l’adrénaline, la noradrénaline et la sérotonine. Elle est sécrétée par une variété de neurones. Son rôle est de permettre le passage de l’influx nerveux dont la conduction se fait grâce à une zone de contact (synapse, fente synaptique), située entre deux cellules nerveuses( les neurones).

Les néonicotinoïdes sont des homologues de l’acétylcholine et la complémentarité de la nicotine pour le site de réception de l’acétylcholine est avérée.
Les néonicotinoïdes, comme la nicotine, se lient sur ces récepteurs spécifiques, présents à la surface de certaines cellules, et déclenchent une réponse de leur part. Chez les insectes, et notamment ceux ciblés par ces pesticides, ces récepteurs se retrouvent sur les neurones du système nerveux central. Leur suractivation génère un blocage engendrant une paralysie mortelle. Chez les mammifères, ils sont situés dans le système nerveux périphérique, ce qui explique l’impact plus modéré de ces insecticides sur leurs neurones, ainsi que le succès des néonicotinoïdes de part le monde.
Ils agissent sur le système nerveux central et bloquent les influx dès une exposition à de très faibles doses (quelques nanogrammes). Ces composés chimiques ont la particularité d’être également présents dans le pollen et le nectar des végétaux traités. Malheureusement, ces deux substances sont consommées par les abeilles durant leurs vols en direction des ruches, puis au sein des colonies.

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Molécules d’imidaclopride au niveau d’une synapse ( source: reppi.fr)

Les néonicotinoïdes et les abeilles

Ces nouveaux pesticides sont cependant accusés d’être à l’origine du déclin des populations d’abeilles. Les quantités de pesticides auxquelles une abeille peut être confronté est rarement mortelle. Mais les néonicotinoïdes agissent même à des doses très faibles, et lorsqu’elles le sont trop pour tuer directement, la simple exposition altère leur sens de l’orientation, leur faculté d’apprentissage, leur capacité de reproduction, la communication, etc.
Il a été montré qu’une étude sur l’impact de pesticides précis sur les abeilles dans leur habitat naturel était compliquée, car la contamination ces produits chimiques sont trop répandus dans l’environnement.
En effet, en moyenne, seul 10 % du produit qui enrobe les semences est généralement absorbé par la plante traitée, et environ 90 % de la quantité utilisée reste dans les sols et y persiste généralement jusqu’à plusieurs années. Les champs traités sont durablement contaminés, et certaines molécules, solubles dans l’eau, peuvent être transportées et imprégner l’environnement autour des parcelles traitées. la diffusion de ces pesticides entraine une propagation de ce principe actif au-delà de la culture, augmentant le risque d’exposition des abeilles à ces néonicotinoïdes.
De plus, les effets des néonicotinoïdes peuvent être amplifiés par l’exposition à d’autres pesticides, tels que les acaricides utilisés par les apiculteurs pour lutter contre les infestations de Varroa, qui sont les principaux contaminants chimiques des ruches d’abeilles. Un rapport de l’Efsa a souligné en janvier 2013 qu’au moins trois membres de cette famille présentaient des dangers importants pour ces insectes, car fréquemment retrouvés dans les essaims : l’imidaclopride, la clothianidine et le thiaméthoxame.

Les populations d’abeilles sont en déclin depuis quelques années. Or, ces insectes jouent un rôle crucial dans le maintien de la biodiversité et dans la survie de nos cultures. Pas moins de 80 % des plantes exploitées commercialement dans le monde ont besoin de pollinisateurs pour se reproduire.

Des expériences neurologiques ont été menées à l’université de Dundee, au Royaume-Uni, sous la direction de Christopher Connolly.

Les néonicotinoïdes provoquent une inactivation neuronale du corps pédonculé chez les abeilles domestiques. Le corps pédonculé est une partie intégrante dans le cerveau d’insectes. Ils sont également connus pour jouer un rôle dans l’apprentissage olfactif et la mémoire. Chez la plupart des insectes, les corps pédonculés sont des régions supérieures du cerveau qui reçoivent des informations olfactives.
Les cellules de Kenyon constituent 40% du corps pédonculé.
Or, les néonicotinoïdes ciblent la transmission cholinergique, qui comprend la majorité de la neuro- transmission excitatrice dans le système nerveux central des insectes.
Le terme cholinergique fait référence à tout agent qui stimule ou simule l’action de l’acétylcholine. Il s’applique également aux fibres nerveuses qui activent l’acétylcholine.

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(Source: http://www.futura-science.fr)

Des abeilles domestiques Apis mellifera ont été anesthésiées par le froid, puis leurs cerveaux ont été extraits puis conservés dans un liquide adapté. Ils ont ensuite été équipés d’électrodes en vue d’enregistrer leur activité en présence de stimulations chimiques (injection de neurotransmetteurs).
Enfin, les cerveaux ont été exposés à de la clothianidine (2,5 parties par milliard, ppb), de l’imidaclopride (2,6 ppb) et du coumaphos (3,6 ppb). Les doses testées correspondent à celles pouvant être trouvées dans certains milieux naturels.
Une ppb correspond à un rapport de 10-9. Par exemple, un microgramme par kilogramme. En outre, le ppb n’est pas une concentration mais un rapport sans unité ( masse par masse).
Les résultats ont montré que dans les 20 minutes d’exposition aux néonicotinoïdes, les neurones du le corps pédonculé ont cessé de fonctionner.
Les néonicotinoïdes ont directement provoqué une hyperactivité des cellules de Kenyon, avant de rapidement inactiver l’activité neuronale. Lorsque les principes actifs sont exposé en même temps, leurs effets s’additionnent. Les molécules utilisées ont coupées l’influx nerveux. Or, ces cellules nerveuses interviennent entre autres dans la vision et l’olfaction.

Le choix du pollen est influencé par les congénères puisque les abeilles, une fois de retour au nid, vont effectuer une danse durant laquelle elles indiqueront la distance où il se trouve par rapport au nid, la direction par rapport au soleil et la qualité du pollen trouvé, en déposant un échantillon se trouvant sur ses pattes. La danse des abeilles est un langage, au sens biologique du terme.
Les informations transmises par l’abeille sont très précises. Ainsi, la forme de cette danse indique la distance de la source (danse en rond pour une source de nourriture située à moins de 50 mètres de la ruche, danse en huit, ou frétillante, pour une source plus éloignée, la vitesse de déplacement augmentant avec la distance à parcourir). La direction, quant à elle, est donnée par l’angle formé entre la partie centrale du huit et la verticale, qui reproduit l’angle reliant le Soleil, la ruche et la source.
l’angle formé entre son axe de symétrie et la direction verticale est le même que celui, dehors, entre la direction du soleil et celle vers laquelle il faut voler pour trouver le lieu de butinage.

Cependant, des travaux français ont montré que l’exposition d’une abeille à environ un milliardième de gramme d’un néonicotinoïde couramment utilisé réduisait sensiblement sa capacité à effectuer cette communication, et donc de retrouver le chemin de sa ruche.
L’expérience a été menée par une équipe de l’Inra d’Avignon sous la direction de Mickaël Henry. Les chercheurs ont analysé le comportement de butinage chez des abeilles domestiques exposées à du thiaméthoxame. Près de 653 insectes ont été équipés d’une micropuce collée sur l’abdomen puis soumis à deux traitements différents composés soit d’un placébo, soit de 20 μl d’une solution de sucrose contenant 1,34 ng d’insecticide.
Des détecteurs placés à l’entrée des ruches permettent d’identifier les abeilles quittant ou revenant à leur colonie. Le résultat est édifiant : en terrain inconnu 31,6 % des abeilles exposées à l’insecticide ont été incapables de revenir à leur point de départ.
Le thiaméthoxame perturbe donc les capacités de navigation de ces pollinisateurs.

Par ailleurs, une récente étude a montré que les abeilles butinent en priorité les plantes contaminées plutôt que celles qui ne le sont pas. Les néonicotinoïdes semblent attirer les abeilles, comme l’attrait exercé par certains neurotoxiques sur les humains, tel que la nicotine.

Il a été constaté par différentes études que les bourdons étaient plus sensibles encore que les abeilles à ces substances qui, aux niveaux d’exposition rencontrés dans l’environnement, peuvent réduire de près de 80 % leur capacité à se reproduire.
Le professeur Dave Goulson s’est intéressé aux effets de l’imidaclopride sur des bourdons. Des colonies ont été exposées aux effets de différents néonicotinoïdes et un placébo. L’exposition à l’insecticide a eu plusieurs conséquence : La croissance des populations de bourdons a baissé de 12 % ; un plus grand nombre de cellules vides ont été observées, induisant moins de larves en formation. Enfin, le nombre de naissances de nouvelles reines a chuté de 85 %. Or, seules les jeunes reines peuvent survivre à l’hiver et former de nouvelles colonies au printemps suivant. D’autres recherches, menée par Lars Straub à l’Université de Berne, en Suisse, ont permis de constater qu’il y avait en moyenne 39% moins de spermatozoïdes vivants que chez les bourdons non exposées.
Les néonicotinoïdes ont donc un impact sur plusieurs pollinisateur, mais pas que. Ils influencent de ce fait tous l’écosystème : les abeilles polonisent moins, il y a une baisse de la biodiversité, aussi bien animale de végétal, sans parler des insectes. Il a été enregistré une baisse de la population d’oiseaux des champs ces dernières années, due a un manque de nourriture.

Malheureusement, les conséquences de ces insecticides sur les polinisateurs ne s’arrêtent pas là.
Des chercheurs de l’université de Stirling en Écosse ont montré que les abeilles exposées à des niveaux importants d’insecticide ne parviennent pas à apprendre comment extraire le pollen des plantes.

Les abeilles utilisent des mouvements vibratoires pour secouer les anthères et faire tomber le pollen. Elles adaptent la durée et l’importance des coups en fonction de la fleur.
Les abeilles qui n’étaient pas exposées aux pesticides, et donc pas intoxiquées, étaient capables de s’adapter pour tirer plus de pollen des plantes, contrairement aux abeilles exposées aux pesticides.
“Cela implique que les abeilles ramènent moins de pollen dans leurs colonies et que leurs colonies ont moins de succès, ce qui signifie qu’il y aura un nombre de pollinisateurs moins élevé à terme”, explique Penelope Whitehorn, responsable de cette étude.

Chaque fleur à une valeur nutritive et une composition différente. Le pollen est un élément crucial dans le nourrissage des larves, la croissance des adultes et la maturation sexuelle.
Les abeilles doivent sélectionner et évaluer le pollen afin de choisir celui qui sera le plus nutritif et le plus abondant, en économisant un maximum d’énergie. Suite à de nombreuses études, il a été constaté que les abeilles utilisent plusieurs sens pour trouver les fleurs à butiner. Le goût, tout d’abord : les abeilles goûtent le pollen, et soient particulièrement sensibles à la teneur en acide aminés ( composant 20 % du pollen). La vue ensuite, car il se trouve que les abeilles aient des préférences de couleurs de fleurs et butineraient en priorité celles-ci.
L’odorat enfin, grâce à leur antennes dotées de chimiorécepteurs.

Les néonicotinoïdes bloquent une partie de l’utilisation des abeilles du cerveau pour l’apprentissage, les laissant incapables de faire le lien entre les parfums floraux et le nectar.
Cela rend plus difficile la recherche parmi les fleurs pour trouver de la nourriture, menaçant ainsi leur survie et réduisant la pollinisation dans son ensemble, aussi bien des cultures que des plantes sauvages.

Des abeilles saines ainsi que des individus aillant été exposés à des néonicotinoïdes ont été exposées à des sources de nectar associées à des odeurs caractéristiques, afin de conditionner leur comportement de recherche de nourriture.
On a constaté que les abeilles « contaminées » ne sont pas parvenus à associer odeur et source de nectar.

Ainsi, les pesticides incriminés provoquent également des troubles de la mémoire et de l’apprentissage, qui réduisent l’efficacité des explorations. Les abeilles contaminées auraient plus de mal à trouver une source de nourriture, apprendre sa position et s’en souvenir pour transmettre ensuite l’information à leurs congénères. En effet, l’efficacité d’une colonie d’abeille repose sur la communication.

Depuis l’apparition de ces pesticides en France, environ 300 000 ruches périssent chaque année et doivent être reconstituées. Les mortalités sont passées de 5 à 30% de nos jours. Les rendements de miel par ruche ont été significativement réduits divisant la production de miel française par deux en 20 ans.

L’Union Nationale de l’Apiculture Française s’est rapidement engagée dans un combat contre les néonicotinoïdes et a ainsi initié de nombreuses actions juridiques. Depuis 1998, l’UNAF est intervenue dans plus de 20 procédures judiciaires contre les autorisations de ces insecticides toxiques, leurs producteurs ou le gouvernement français. Ce syndicat d’apiculteurs a médiatisé ce phénomène: manifestations, campagne de sensibilisation…
Certaines de ces substances ont déjà vu leurs usages restreints au niveau européen depuis la fin 2013, mais il n’y a toujours pas d’interdiction: les semences enrobées sont interdites au printemps et en été pour trois néonicotinoïdes jusqu’à ce que l’Autorité européenne de sécurité sanitaire (EFSA) réévalue cette suspension. Mais quatre autres substances néonicotinoïdes sont toujours utilisées sans restrictions.

Les règlements de l’Union Européenne permettent aux fabricants de pesticides de mener eux-mêmes les essais de sécurité. «Il est ridicule de faire en sorte que l’industrie fasse ses propres tests et ensuite de conserver les résultats sous forme d’informations exclusives» soutient Le président de l’UNAF.

Dave Timms, membre des Amis de la Terre, a déclaré: « Permettre aux agriculteurs d’utiliser des pesticides interdits à l’abeille serait imprudent et inutile […] les preuves du préjudice que ces produits chimiques posent aux abeilles ont augmenté. »

Les porte-parole des fabricants de pesticides, quant à eux, ont contesté les recherches menées par les différentes universités. « Les effets apparents sur les colonies rapportés dans cette étude concernant thiamethoxane contredisent une étude précédente, qui a montrée qu’il n’y avait aucun effet indésirable sur les colonies d’abeilles », a déclaré Peter Campbell, de Syngenta.
«Cette étude s’efforce d’expliquer les résultats incohérents trouvés à travers les expériences, de laboratoire et de colonie, qui souvent contredisent les uns les autres ainsi que d’autres données publiées précédemment. » a pour sa part défendu Julian Little, de Bayer.

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