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BIO 4501: Pesticides et l’environnement BIO 4501: Pesticides et l’environnement 1

Insecticides


Nomenclature Insecticide

  Nom commun: carbaryl   Nom commercial: Sevin®   Nom chimique: 1-

naphthyl N-methylcarbamate


Classification des Insecticides   Regroupées de plusieurs façons: – Mode d’application – Composition chimique – Nature - inorganique (sans C) ou organique – Mode d’action

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Classification des Insecticides   Divisée entre les chimiques avant et

après WWII   Post-WWII: plus part sont organiques


Insecticides Pré-WWII

  Surtout des poisons   Arsenic

–  Hautement toxique aux mammifères (rat DL50 = 22mg/kg)

  Fluorures

–  Toxicité aux mammifères faible à modérée (DL50 = 200-13,500 mg/kg)


Insecticides Post-WWII   Plus part sont neurotoxiques   Peu de phytotoxicité   Mode d’action, soit: – Empêcher la transmission

d’une impulsion au long de l’axone

– Empêche le transfert de l’impulsion à travers la synapse

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Neurotoxicité   Majorité des insecticides ne sont pas

sélectifs, car système nerveux pareil entre vertébrés et invertébrés


Neurotoxicité


Neurotoxicité

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Neurotransmetteurs

  Acétylcholine – Plus commun chez les insectes et

mammifères (incluant les humains) – Neurotransmetteur principal pour les

jonctions neuromusculaires   D’autres incluent GABA, acide

glutamique, octopamine, dopamine et sérotonine


Categories des types d’insecticides

  1) Phosphates organiques –  e.g. Malathion

  2) Carbamates –  e.g. Carbofuran

  3) Pyréthrinoïdes –  e.g. Deltamethrin

  4) Hydrocarbures chlorinés –  e.g. DDT


  5) Nicotinoïdes –  e.g. Imidacloprid

  6) Huiles horticulturelles –  e.g. Neem

  7) Savons insecticides –  e.g. Safer’s

  8) Microbes –  e.g. Bacillus thuringiensis


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  9) Hormones de croissance –  e.g. Fenoxycarb

  10) Inhibiteurs de la phosphorylation oxidative –  e.g. Hydramethylnon

  11) Botaniques –  e.g. Cinnamaldehyde

  12) Inorganiques –  e.g. souffre, acide borique



Pyréthrine et Pyréthrinoïdes   Insectides naturels synthétisés

des fleurs de Chrysanthemum   Hautement toxique aux insectes

à faible dosage –  Capacité gisant “Knock-down

ability”   Pas persistents   Peu toxique aux mammifères

(dosage orale DL50 = 820-40,000 mg/kg)

  Pyréthinoïdes modernes sont plus toxiques (DL50 = 25 mg/kg)


  Mode d’action: –  Interfèrent avec la transmission de

l’impulsion le long de l’axone –  Affinité pour le canal ionique du sodium

et prolonge son ouverture pendant le potentiel d’action

–  Affecte système nerveux périphérique   Type I:

–  Cause hyper-excitation et convulsions –  e.g. allethrin, tetramethrin (naturel)

  Type II: –  Cause perte de coordination et

mouvements irréguliers –  e.g. pyréthrinoïdes synthétiques

Pyréthrine et Pyréthrinoïdes

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  Avantages: – Efficace à faible dosage •  e.g. 5g de pyréthrinoïdes peut

protéger une région des pucerons, nécéssitant 500g de phosphates organiques

– Moins sélectifs aux mammifères qu’aux insectes

  Désavantages: – Aucunes sont systémiques

Pyréthrine et Pyréthrinoïdes


Phosphates organiques et carbamates

  Parmi les insecticides les plus toxiques utilisés aujourd’hui

  Plus part ne sont pas persistents, ne bioaccumulent pas

  Découverts en Allemagne en 1930s –  Toxicité aux humains découvert immédiatement

avec empoisonnement accidentel des chercheurs –  Certains composés (Sarin, Tabun) utilisés comme

gaz neurotoxique en guerre ou terrorisme (Métro à Tokyo)


  Mode d’action: –  Affinité pour

acétylcholinestérase et empêche la neurotransmission

–  Acétylcholine accumule dans le synapse

–  Cause hyper-excitation, convulsions, paralysie

–  Agit sur le système nerveux central •  Plus lent que sur le système

périphérique


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  Avantages: –  Certains sont systémiques –  Doivent être appliqués peu souvent –  Bon pour insectes suceurs

  Désavantages: –  Toxique aux mammifères à faible dosage, même

en contact dermique (appliqué sous forme de granules)

–  e.g. Parathion (DL50 = 10 mg/kg)



Nicotine et nicotinoïdes

  Alkaloïde des plantes à tabac

  Utilisé comme arrosage depuis 19e siècle

  Insecticide de contact – Passe facilement à travers

la cuticule des insectes


  Mode d’action: – Mimique d’acétylcholine – Affinité pour récepteurs

d’acétylcholine aux jonctions synaptiques

– Pas affecté par acétylcholinestérase, alors pas dégradé

– Activation continue des récepteurs •  Hyper-excitation, convulsions

et la mort


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  Avantages: –  Systemique dans les plantes –  Appliqué à faible dosage –  Peu d’effets non-ciblés

•  Affinté pour récepteurs d’acétylcholine moindre chez mammifères que chez les insectes

  Désavantages: –  Peut avoir haute toxicité aigü et chronique aux

mammifères (dosage orale et dermique DL50 = 30 mg/kg)



Hydrocarbures chlorinés   Insecticides

dominants entre 1940-1960s

  Peu utilisés dans l’occident aujourd’hui

  Encore utilisés grandement en pays sous-développés pour santé publique (surtout DDT)


Hydrocarbures chlorinés   Characterisé par leurs persistence et lipophilicité   Chlore augmente la résistance à la dégradations

par UV et microbes   Passe rapidement à travers la cuticule des

insectes   Hautement toxique aux insectes (et mammifères)

–  e.g. 0.001mg léthal à une moustique –  DDT DL50 = 2 mg/kg (coquerelle) et 200 mg/kg (rat)

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Hydrocarbures chlorinés   Mode d’action: – Similaire aux

pyréthrinoïdes – Afinité pour canal

ioniques et empêche leurs refermeture

– Cause impulsions prolongées dans système nerveux périphérique

– Hyper-excitation, convulsions, paralysie


Hormones de croissance

  Les seuls pesticides spécifiques aux arthropodes

  Presque zéro toxicité aux mammifères

  Incluent des inhibiteurs de la synthèse de chitine, mimiques des hormones juvénile et de la mue


Hormones de croissance   A) Benzoylureas

–  Empêche la synthèse de chitine (50% de l’exosquelette) –  Bloque les liens entre les unités de N-acétylglucosamine –  Insectes perdent leur intégrité structurale et meurent –  Plus efficace quand appliqué avant une mue

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Hormones de croissance   B) mimiques de HJ

–  Particulièrement efficace quand concentrations de HJ sont faibles (ex. Pré-pupaison)

–  Utilisé comme contrôle des stades larvaires des moustiques et coléoptères surtout

–  Perturbation de la physiologie reproductive des insectes adultes


Hormones de croissance   C) Ecdysones synthétiques – Développés en 1990s – Faible toxicité à certains

arthropodes bénéfiques (ex. Abeille à miel)

–  e.g. Tebufenozide: affinité pour récepteur d’ecdysone des larves de lépidoptères •  Induit des mues léthales à tous

les stades larvaires •  Haut niveau de sélectivité


Toxines de Bacillus thuringiensis   Bactérie produisant des spores   Endotoxines sont exprimées pendant la

sporulation et sont des poisons alimentaires spécifiques aux insectes

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Toxines de Bacillus thuringiensis

  Plusieurs espèces de Bacillus ont été utilisés – B. popilliae, B. lentimorbus – Requiert un hôte pour

reproduire (difficulté) – B. thuringiensis moins difficile

alors, plus utilisé lors de l’élévage et vente commerciale


Toxines de Bacillus thuringiensis   Plusieurs sous-espèces ont un

toxicité spécifique: – B.t. kurstaki et aizawai (Lepidoptera) – B.t. israelensis (Diptera) – B.t. tenebrionis (Coleoptera)

  Toxines B.t. n’affectent aucun autre animal directement DU TOUT – Dégradent rapidement, pas

persistents


Problème de relations publique   Contrôle de la spongieuse

(Lymantria dispar) à Vancouver en 1992

  Population de l’est a atteint l’ouest par 1978

  Arrosage à Vancouver était pour l’arrivée du cousin asiatique en 1991 –  Potentiel pour perte d’arbres était

élévé –  Perte d’échange avec les USA

cause impact économique important (quarantaine de bois)

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  À cause d’une historique entre la spongieuse et le DDT, les Vancouverites éco-sensible ont demandé une solution écologique

  B.t. utilisé depuis 35 ans avec bcp de succès et strictement évalué –  Passé toute forme de test concevable pour toxicité,

carcénogenicité et effets non-ciblés –  Zéro preuve d’effets inattendus médicaux ou

environnementaux

Problème de relations publique


  Par contre, les habitants de Vancouver étaient enragés à la proposition –  Pas de confiance aux scientifiques

ou gestionnaires par rapport aux pesticides

–  Craintes par rapport au effets médicales suite au contact avec une bactérie

  Provincial Health Officer H.M. Richards: –  “the scientific evidence linking

Gypsy Moth to human illness is stronger than for B.t.”

  Arrosages ont pris place entre avril et mai –  3 applications par hélicoptère



  Pendant les arrosages, Citizens Against Aerial Spraying (CAAS) ont publicisé le message suivant: –  “the aerial spray program may

have claimed its first casualty”, referring to a child who died in Children’s Hospital

–  L’enfant jouait dehors dans une région récemment arrosée

  CAAS n’avaient pas mentionné qu’il avait la leucémie, avait reçu dernièrement un greffon de la moelle osseuse


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Potentiel pour la résistance   Démontré en laboratoire pour

–  la pyrale indienne de la farine (Indian Mealmoth - Plodia interpunctella), Pyrale des amandes (Almond Moth - Cadra cautella), Fausse teigne des crucifères (Diamond-backed Moth - Plutella xylostella), Doryphore de la pomme de terre (Colorado Potato Beetle - Leptinotarsa decemlineata) et la mouche domestique (Musca domestica)


Références   McEwen and Stephenson. 1979. The use and

significance of pesticides in the environment. John Wiley and Sons publication.

  Bohmont. 2007. The Standard Pesticide User’s Guide, 7th ed. Pearson Publishing.

  Carlile. 2006. Pesticide Selectivity, Health and the Environment. Cambridge University Press.

  Brown. 1978. The Ecology of Pesticides. John Wiley and Sons.

  Matsumura et al., 1972. Environmental Toxicology of Pesticides. Academic Press.

  Winston. 1997. Nature Wars: people vs. pests. Harvard Press.

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