Garants du développement d’une agriculture intensive pendant plusieurs décennies, les produits phytosanitaires et les fertilisants de synthèse sont aujourd’hui sur le banc des accusés pour dommages causés à l’environnement et atteintes à la santé des êtres vivants. Les scientifiques mettent en avant d’autres solutions efficaces et profitables faisant appel aux caractéristiques naturelles des végétaux, animaux et micro-organismes, pour nourrir l’humanité sans poison.
Dans la grande famille des produits phytosanitaires, les insecticides et fongicides protègent les cultures des insectes ravageurs, des vers parasites et des champignons nuisibles, et les herbicides les débarrassent de leurs adventices, ces « mauvaises herbes » qui poussent en même temps que les plantes d’intérêt. Ces pesticides sont au fil des années devenus indissociables de l’agriculture intensive. Leur emploi, et qui plus est leur emploi souvent trop massif, et leur toxicité croissante, sont responsables de dégradations de l’environnement et d’atteintes à la santé humaine aujourd’hui avérées, que nul ne peut plus ignorer. Une des causes de cette situation est leur trop grande facilité d’homologation.
Directeur du laboratoire de biodiversité du sol de l’université de Neuchâtel, Edward Mitchell prévient : « On fonde l’autorisation d’utilisation des pesticides sur des données très lacunaires ; il suffit de regarder l’arbre du vivant pour s’apercevoir que l’impact des produits phytosanitaires n’est que peu étudié sur la très grande majorité des organismes qui le composent. » Et notamment sur les micro-organismes du sol, dont les millions d’espèces sont essentielles au bon fonctionnement des écosystèmes et sont garantes de la fertilité naturelle des sols, dont nous dépendons presque entièrement pour nous nourrir. Parmi eux, les amibes sont un des principaux objets d’étude pour Edward Mitchell et son équipe : « Les tests d’impact des produits phytosanitaires sur les amibes montrent des degrés de sensibilité inquiétants, notamment aux fongicides », indique-t-il à titre d’exemple.
Photo xiSerge – Pixabay
Edward Mitchell a apporté son expertise à la rédaction d’un rapport commandité par l’Europe et confié à l’EASAC1, un conseil scientifique consultatif indépendant. Rendu public fin février, ce rapport intitulé Les néonicotinoïdes et leurs substituts dans la lutte antiparasitaire durable actualise les bilans et livre de nouvelles données pour l’avenir.
Les néonicotinoïdes ont beaucoup fait parler d’eux ces dernières années, en raison de leurs effets mortifères sur des insectes bénéfiques et notamment des pollinisateurs comme les abeilles. Mis sur le marché depuis une trentaine d’années, ce sont les insecticides les plus utilisés au monde. Cependant, trois des principaux néonicotinoïdes, sur les cinq premiers mis sur le marché, sont définitivement interdits depuis 2018 pour l’utilisation en plein champ, sauf autorisation spéciale, et un quatrième entièrement interdit au sein de l’Union européenne.
Si les experts se réjouissent des mesures prises par l’Europe, dont ils confirment l’intérêt avec ce rapport, ils mettent en garde contre les dérogations régulièrement accordées par les États pour lever ces interdictions, ce qui pour eux constitue une solution de facilité et une perte de temps pour trouver d’autres réponses. Ainsi dans onze États membres de l’Union, et notamment en France, l’usage des néonicotinoïdes a été autorisé ces trois dernières années pour le traitement des cultures de betteraves à sucre, attaquées par des pucerons ravageurs. La controverse a cependant été stoppée par un arrêt européen datant de ce début d’année 2023, quasi simultanément à la parution du rapport : il interdit aux États membres toute dérogation sur l’emploi des néonicotinoïdes, les empêchant ainsi de contourner la loi européenne.
Les experts font par ailleurs le procès des substances proposées pour remplacer les néonicotinoïdes : de nouvelles molécules apparaissent, donnant naissance à des pesticides portant d’autres noms, comme le sulfoxaflor ou le flupyradifurone. La mise sur le marché de ces produits phytosanitaires de dernière génération tiendrait plutôt d’une histoire de vocabulaire que d’un réel changement. Les auteurs du rapport considèrent ces nouvelles substances comme des « substitutions malheureuses » : « Si les molécules ne sont pas les mêmes, le mode d’action est identique ; il affecte le système nerveux central des insectes, et c’est précisément ce mode d’action qui les met en danger. Il faudra de nouveau en établir la preuve, et cela demandera à nouveau du temps ».
Une expertise scientifique collective (ESCo) menée en France à propos des impacts des produits phytosanitaires sur la biodiversité, et à laquelle ont participé Clémentine Fritsch et Michaël Coeurdassier, du laboratoire Chrono-environnement, fait écho à ces préoccupations. Le rapport rendu public en mai 2022 souligne les conclusions d’études récentes, montrant par exemple que ces nouvelles molécules ont déjà été retrouvées dans la faune, et que les insecticides dits « biologiques », à base de toxines de Bti, amènent à mettre en danger les populations d’oiseaux par manque de ressources alimentaires, selon les mêmes processus écologiques que pour les néonicotinoïdes.
Le rapport européen insiste lui aussi sur les bilans : « Sept échantillons de miel sur dix contiennent des traces d’au-moins un pesticide toxique pour les abeilles ; au cours des deux dernières décennies, la charge toxique pour tous les insectes a augmenté de plusieurs ordres de grandeur. Et l’augmentation perdure de la contamination des sols, des cours d’eau et même des estuaires et des mers côtières ». Les experts soutiennent la piste de la lutte antiparasitaire intégrée pour tendre vers une agriculture durable, qui privilégie l’emploi d’armes naturelles telles que les bactéries ou les champignons en lieu et place des pesticides chimiques, qui ne seraient utilisés qu’en dernier recours, ce qui est loin d’être le cas actuellement.
Les néonicotinoïdes ont aussi un impact sur la santé humaine. L’équipe d’Edward Mitchell a contribué à une étude portant sur des échantillons de liquide céphalorachidien prélevé dans la moelle épinière d’enfants atteints de leucémie ; de tels prélèvements sont effectués dans le cadre d’un protocole médical, en vue de l’administration de traitements curatifs. L’analyse n’avait pas pour but d’établir un lien éventuel avec la pathologie dont souffrent ces enfants, mais de déterminer la présence ou l’absence des pesticides dans le liquide céphalorachidien qui entoure le cerveau humain ; elle a permis d’établir la preuve que les néonicotinoïdes sont capables de passer la barrière hémato-encéphalique : des substances appartenant à cette famille d’insecticides ont été détectées dans le liquide céphalorachidien de tous les enfants testés.
« La présence de ces substances dans le cerveau pourrait avoir une incidence sur le développement du système nerveux, avec des répercussions telles que, entre autres, des troubles du comportement, rapporte Edward Mitchell, qui insiste sur la nécessité d’investir davantage dans la recherche pour mesurer les effets de la présence de néonicotinoïdes dans l’organisme, dont on sait qu’ils traversent également la barrière placentaire, mais aussi et avant tout d’appliquer le principe de précaution face à ce risque à présent clairement avéré…
Photo Clémentine Fritsch
Clémentine Fritsch mesure quant à elle l’exposition des petits animaux sauvages aux produits phytosanitaires. Écotoxicologue au laboratoire Chrono-environnement, la chercheuse vient de recevoir une prestigieuse médaille de bronze du CNRS pour les recherches originales et fructueuses qu’elle mène depuis plusieurs années sur ce volet particulier de l’impact environnemental des pesticides.
Des projets successifs la mènent sur les lieux de vie des mulots, des musaraignes, des campagnols, des carabes, ces coléoptères prédateurs de nombreux ravageurs dans les cultures, et bien sûr des vers de terre. « Un objectif majeur de mes travaux est de déterminer l’influence des caractéristiques paysagères sur le transfert et l’impact des pesticides en milieu agricole. Elles concernent les cultures conventionnelles et bio, les prairies et les haies. »
En premier lieu, l’analyse des sols situe les contextes et pose les bases des futures comparaisons d’exposition. Dans les projets PEPSAN et MIXTOX, pas moins d’un millier de molécules entrant dans la composition de pesticides ont été passées au crible en laboratoire, pour déterminer quelles sont celles présentes dans les échantillons de sols : ce screening « sans a priori » a permis de détecter les molécules présentes dans l’environnement, au sein des paysages et sur les animaux concernés, soit plus d’une cinquantaine : herbicides, fongicides et insecticides historiques et actuels… À partir de là, les données s’accumulent et se croisent, et les constats parlent d’eux-mêmes…
Dans le projet RESCAPE, les résultats montrent que les seuils toxiques pour les vers de terre sont dépassés pour 4 molécules détectées dans les sols, et ce dans près de la moitié des prélèvements ! Ces mêmes molécules sont aussi retrouvées dans les poils des petits mammifères, chez lesquels on dénombre par ailleurs 112 composés différents détectés, avec 32 à 65 molécules chez chaque individu ; à l’intérieur de ce schéma, chez plus de 75 % des petits mammifères, on retrouve 13 molécules correspondant à des pesticides supprimés de longue date, comme le DDT, interdit en France depuis 1971. Certains individus présentent même jusqu’à 26 de ces molécules d’un autre temps…
Le fipronil, interdit en 2005 sauf pour les usages vétérinaires, est présent chez tous les animaux. « On suppose une exposition par le biais de la chaîne alimentaire, par ingestion de terre, par inhalation d’air, et lors du toilettage… » 18 à 41 résidus de pesticides actuellement autorisés ont été détectés dans les poils des petits mammifères ; 25 sont retrouvés chez plus de 75 % des individus. « La contamination ne diffère pas significativement, selon que ces animaux ont été capturés dans des parcelles cultivées de façon conventionnelle ou en agriculture biologique. Ces animaux ont besoin d’espace et se déplacent : les parcelles bio ne sont pas suffisamment nombreuses ou étendues pour empêcher l’exposition », explique Clémentine Fritsch. En revanche, la contamination des vers de terre, à qui quelques mètres suffisent pour vivre, est, elle, supérieure dans les parcelles en agriculture conventionnelle, mais les vers d’habitats non traités ne sont pas tous exempts de résidus.
Photo Clémentine Fritsch
Ces situations complexes témoignent d’une contamination généralisée des sols et des organismes vivants dans les paysages agricoles. Des ana-lyses menées en laboratoire montrent cependant que « les animaux se portent moins bien dans les sols conventionnels, avec une mortalité plus forte, une croissance ou une reproduction plus faibles. Les pratiques conventionnelles peuvent poser des risques pour la biodiversité et menacer la fonctionnalité des sols, probablement en raison des « effets cocktails » additifs ou synergiques des mélanges de pesticides ».
Un mot sur le glyphosate, mis sur le marché dans les années 1970, interdit pour les particuliers mais toujours utilisé pour l’agriculture en France. La concentration la plus élevée de cet herbicide dans les 120 sols étudiés dans le projet PING est 10 fois inférieure aux niveaux maximum attendus ; mais il est présent dans 88 % d’entre eux, qu’il s’agisse de cultures conventionnelles ou biologiques, de prairies ou de haies. « On trouve du glyphosate à faibles doses, mais on en trouve partout ! La question est de savoir ce que cette exposition chronique peut produire comme impacts. » Le glyphosate est un produit censé ne pas s’accumuler dans la chaîne alimentaire. Or les vers de terre présentent des concentrations jusqu’à 15 fois supérieures à celles relevées dans le sol (jusqu’à 67 fois pour l’AMPA, son principal métabolite2). Du côté des animaux à poils, 64 % des petits mammifères ont du glyphosate dans leurs poils et 51 % de l’AMPA. Des résidus sont détectés chez les 5 espèces étudiées, qu’elles soient herbivores comme les campagnols, omnivores comme les mulots, ou carnivores comme les musaraignes.
On ignore souvent que les plantes opposent leurs propres mécanismes de défense à leurs agresseurs. La riposte demande parfois à être complétée par les produits phytosanitaires, tant les attaques peuvent être féroces ; elle peut aussi être naturellement aidée, comme le montrent des recherches menées depuis de nombreuses années à l’université de Neuchâtel par des spécialistes en écologie, biologie et génétique.
Les plantes savent appeler à la rescousse des insectes ou des vers, grâce à des signaux odorants qu’elles émettent à leur intention ; prouesse supplémentaire, ces substances volatiles diffèrent selon l’identité des nuisibles qui les attaquent.
Le biologiste Ted Turlings est spécialiste de ces interactions entre les plantes et leurs ravageurs et sauveurs. Directeur du centre de compétences en écologie chimique de l’université de Neuchâtel, il a largement été impliqué dans le pôle de recherche suisse Survie des plantes (2001-2013) ; ses travaux sont depuis 2018 essentiellement développés dans le projet Agriscents, qui bénéficie d’une bourse ERC (European Research Council) d’un montant de 2,5 millions d’euros. Grâce à des capteurs d’odeurs et à des méthodes statistiques adaptées, et malgré toute la subtilité des processus à l’œuvre, le chercheur et son équipe savent aujourd’hui, eux aussi, détecter quelles plantes sont en danger et identifier le nuisible responsable de l’attaque.
Évaluation de l’atteinte de plants de maïs en Afrique. Photo Ted Turlings – UniNE
À partir de cette alerte interceptée très tôt, ils mobilisent en masse des nématodes, des vers ronds et effilés dont pas moins de 3 000 espèces sont actuellement décrites dans le monde, pour agir. « Les nématodes sont des généralistes, ils peuvent s’attaquer à différents ravageurs. Mais il est préférable de sélectionner celui qui aura la plus grande efficacité sur le ravageur que l’on veut cibler, et de choisir une espèce locale dans un pays donné. » Car si les expériences relaient les recherches de laboratoire dans des champs aux abords de l’université de Neuchâtel, elles le font aussi en Chine, aux États-Unis, au Mexique, au Vietnam…, partout où les insectes nuisibles sont synonymes de catastrophes pour les cultures.
Spodoptera frugiperda, la chenille légionnaire d’automne, est particulièrement visée par le programme Agriscents. Cette espèce envahissante est capable de s’attaquer au maïs, au riz, au sorgho, au millet, à la canne à sucre, au coton, aux cultures maraîchères…, au total à plus de cent espèces de plantes. Originaire d’Amérique centrale, elle a migré en 2016 en Afrique et est attendue en Europe dans les années à venir.
Des expériences ont été menées avec succès pour minimiser son impact sur les cultures de maïs en Afrique. Les capteurs d’odeurs ont été testés dans les champs, où les signaux envoyés par la plante sont, grâce à ce système, et pour l’instant selon une théorie vérifiée, rendus détectables par les agriculteurs. Parallèlement, le nématode identifié par les chercheurs pour ce territoire est capable de tuer l’insecte ravageur, et lui seulement, en deux jours. Le traitement consiste à injecter un gel biodégradable porteur du nématode au cœur de la plante, là où le ravageur prend ses repas… « C’est une méthode manuelle, mais c’est aussi à la main que les chenilles sont retirées une à une des plants de maïs dans ces cultures familiales, une opération qui demande plus de temps encore. Pour les cultures intensives comme celles que nous connaissons, il reste à développer des techniques adaptées, qui seront sans doute basées sur l’intervention de robots ».
Les avancées sont telles qu’elles permettent à Ted Turlings de dire qu’il arrive aujourd’hui au but recherché. « Nous avons désormais la preuve de la fiabilité du procédé et de sa viabilité économique. Et nous sommes convaincus que les nématodes remplaceront un jour les pesticides, car ils savent faire aussi bien qu’eux. »
Injection d’un gel biodégradable porteur du nématode au cœur de la plante. Photo Ted Turlings – UniNE
Un autre fléau menace l’agriculture vivrière : la septoriose, qui infecte le blé sur tous les continents, infligeant des pertes aux récoltes parfois jusqu’à 40 %. La septoriose est provoquée par un champignon, Zymoseptoria tritici, qui accompagne le blé dans son évolution depuis toujours. Le champignon est apparu avec les premières cultures de blé au Moyen-Orient il y a dix mille ans, et a suivi la céréale au fur et à mesure de sa diffusion à travers le monde. Si le blé a toujours su se défendre contre le champignon, aujourd’hui le champignon se montre plus fort que lui. En cause : la génétique. Le génome de Zymoseptoria tritici varie facilement, ce qui augmente ses capacités d’adaptation à un environnement changeant, une faculté que le blé ne possède pas.
Au cours de son évolution récente, le champignon a perdu un gène que le blé savait identifier : il pouvait mobiliser ses défenses immunitaires contre lui, en cas d’attaque. Aujourd’hui le blé est démuni, le champignon gagne en puissance et la septoriose ravage de plus en plus de cultures.
Directeur du laboratoire de génétique évolutive de l’université de Neuchâtel, Daniel Croll est le chercheur qui a su décrypter ce phénomène. La découverte du mécanisme en cause et l’identification du gène manquant chez le champignon donnent de nouvelles perspectives pour l’avenir : trouver un autre gène qui pourra être détecté par l’un des récepteurs du blé et prédire son espérance de vie dans le génome du champignon, pour sélectionner préventivement les espèces de blé les plus résistantes. « Nous avons rassemblé un vaste panel génomique, représenté par plus de mille échantillons du champignon, en provenance de différentes régions du monde : du croissant fertile au Moyen-Orient où le blé à ses origines, d’Europe et d’Afrique du Nord où il a été introduit au cours des derniers millénaires, et d’Amérique et d’Océanie, où sa culture s’est répandue pendant les derniers siècles. Nos travaux montrent comment de vastes panels génomiques de population permettent de mieux comprendre la trajectoire évolutive d’un pathogène majeur des cultures. »
Une autre recherche concerne un pathogène du riz qui a ensuite gagné le blé, à qui il transmet de la même façon la pyriculariose, une maladie qui s’est développée très rapidement en Inde et au Bengladesh. « Le gouvernement bengali a ordonné de brûler les champs, mais le pathogène a survécu, raconte Daniel Croll. Quand un pathogène est présent partout et qu’il a acquis de la résistance, la quarantaine et le mélange des cultures, pour rendre plus difficile sa diffusion, sont à peu près les seules réponses à lui opposer ». Travailler sur les origines et la diffusion mondiale d’un pathogène donne des indications fondamentales pour trouver d’autres parades, par le biais de la génétique.
Photo Janos Perenyi
L’érosion est le danger qui pèse le plus lourd sur les sols agricoles. Les labours répétés sont responsables d’une perte de leur matière organique, et de façon globale d’un dérèglement de tout leur écosystème. L’agriculture de conservation des sols renoue avec une manière raisonnée d’exploiter la terre. Au nombre de ses principes figurent la réduction de la fréquence, voire la suppression des labours, et la mise en place d’intercultures pour nourrir le sol de manière naturelle ; le trèfle notamment permet de fixer l’azote présent dans l’atmosphère : lorsqu’il dépérit, l’azote qu’il a emmagasiné se diffuse dans le sol, un processus aidé par le travail des vers de terre. Le fonctionnement écologique des sols se rétablit.
Mais comme rien n’est jamais entièrement bon ou mauvais, il faut reconnaître à l’usage du labour intensif un intérêt : la destruction des colonies de campagnols des champs, dont les pullulations, qui peuvent atteindre des milliers d’individus par hectare, sont dévastatrices pour les récoltes. L’explosion numéraire des colonies obéirait à des cycles de 3 ou 4 ans, selon des observations réalisées sur le terrain en Allemagne et en Espagne. Actuellement, ce sont des pesticides comme le phosphure de zinc qui tentent de venir à bout des pullulations de rongeurs.
Pour réussir à contrôler les populations de campagnols en recourant le moins possible à ce pesticide dont le risque est avéré pour la faune non cible, des chercheurs de Chrono-environnement étudient le modèle de fonctionnement responsable des pics de pullulations des rongeurs pour proposer des méthodes durables aux agriculteurs : des solutions complémentaires, regroupées dans une sorte de boîte à outils dans laquelle piocher en fonction des problématiques et des contextes. La démarche fait écho aux préoccupations du programme ÉcoPhyto, qui affiche l’ambition de réduire drastiquement les quantités de pesticides utilisées en France.
Si cette consommation a malheureusement du mal à fléchir, une initiative telle que celle des chercheurs de Chrono-environnement démontre la pertinence de propositions fondées sur des ressorts naturels et l’utilisation raisonnée des pesticides : les méthodes développées par l’équipe se sont traduites, dans le département du Doubs, par une réduction de 80 % de l’emploi de la bromadiolone, un rodenticide désormais interdit en France.
Parmi les solutions étudiées pour constituer cette fameuse boîte à outils, favoriser la prédation des campagnols par des rapaces et des mammifères carnivores, comme le renard ou le chat forestier, est au cœur du projet DURBAN 3, placé sous la responsabilité de Michaël Coeurdassier, écotoxicologue à Chrono-environnement. « Des travaux antérieurs ont montré que les campagnols vivent en priorité dans les bandes enherbées qui bordent les cultures, avant de coloniser celles-ci en cas de pics de population. Intervenir dans ces endroits, quand les populations sont faibles, pourrait permettre de maîtriser leur prolifération et limiter l’envahissement des cultures. »
C’est aussi agir sur une zone ne représentant pas plus de 5 % des surfaces agricoles, un atout indéniable pour faciliter la mise en œuvre d’un dispositif innovant. L’installation de perchoirs attire les rapaces là où la présence des campagnols est manifeste ; la fauche régulière des bandes enherbées les aide à repérer leurs proies ; la création de nichoirs pour les chouettes effraies et les faucons crécerelles favorise leur reproduction.
Photo Clémentine Fritsch
Le comptage des campagnols dans les bandes enherbées, le suivi de la fréquentation des îlots par les prédateurs, la mise en place des nichoirs, le fauchage, le déplacement des perchoirs en fonction de l’abondance des rongeurs sont autant de tâches assurées à la fois par les chercheurs, les membres des associations et les agriculteurs investis dans le projet. Le suivi des composantes de l’ensemble de l’écosystème est inclus dans l’étude, c’est par exemple l’influence que peuvent produire les dispositifs sur la faune et la flore. Du côté des résultats, les chercheurs précisent : « Quelques années de recul sont nécessaires pour que nous puissions confirmer dans quelle mesure la prédation pourra se combiner à d’autres méthodes pour maîtriser les pullulations de campagnols. »
Le schéma de fonctionnement adopté par le consortium, original et exemplaire, est garant de la réussite de ce projet mené grandeur nature sur le terrain ; la motivation et l’investissement dont font preuve ses membres aideront à poursuivre la démarche entreprise, au moins en partie, à la suite de DURBAN. Une position volontaire, en faveur de la protection de l’environnement, qu’il convient de saluer.
Maïs, colza, soja… ces cultures peu adaptées à notre climat sont gourmandes en eau, dont parallèlement le réchauffement climatique et la récurrence des sécheresses accentuent le manque. Aujourd’hui, le secteur agricole représente plus de 50 % de la consommation d’eau en France. Pour faire face à la situation préoccupante de la pénurie en eau qui gagne ses latitudes, l’Union européenne autorise désormais l’emploi des eaux usées traitées pour l’irrigation des cultures destinées à l’homme et à l’alimentation du bétail.
En France, une réflexion est en cours pour assurer la transposition du droit européen dans la loi nationale. L’eau récupérée en sortie des stations d’épuration devrait être stockée puis acheminée au moment et à l’endroit voulus, ce qui suppose toute une filière à mettre en place. « Du point de vue de la sécurité sanitaire de l’eau, on maîtrise relativement bien les aspects tenant à la microbiologie, mais beaucoup moins les risques chimiques, souligne Pierre-Marie Badot, écotoxicologue à Chrono-environnement. Certains résidus médicamenteux, biocides et de nombreuses substances listées comme dangereuses prioritaires, comme les PFAS, sont solubles dans l’eau et susceptibles de rester présents dans les eaux usées traitées. Il faudra être très vigilants, aussi bien pour la fixation des valeurs de référence des substances chimiques autorisées que pour les utilisations que nous ferons de l’eau ».
Le chercheur estime que deux voies de régulation sont possibles : « Le risque chimique ne peut être géré que par la limitation des usages de l’eau ou par des traitements supplémentaires en station. Cette seconde option, techniquement possible mais très coûteuse, entraînerait une augmentation notable du prix de l’eau. » La première solution signifie une baisse de la consommation, non seulement de la part des particuliers, mais aussi de la filière agricole tout entière, impliquant de reconsidérer ses choix, entre impératifs économiques et environnementaux.
