1
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
Herbicides et Fongicides
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
Herbicides: phytoxicité● Phytotoxique: doit
être capable de perturber un processus clé qui empêche les plantes à croître et survivre
● Puisque les MH poussent parmi les récoltes, la sélectivité est importante
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
Mode d’entrée
● 1) Pénétration foliaire– Protection principale de la
feuille est la cuticle (lipophile)
– Deuxième barrière est la paroi cellulaire fait de la cellulose (hydrophile)
– Alors, les herbicides foliaires doivent être à la fois aqueuses et liposoluble
2
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
Pénétration FoliairePolar entry
routeNon-polarentry route
Cuticular wax
Cutin
Cellulose
Pectin
PlasmodesmataPlasma membraneCytoplasm
Cuticle
Cell wall
Protoplasm
Fig. 24
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
Effet des Surfactants
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
Mode d’entrée● 2) Absorption
racinaire– Doit être capable de
passer l’endoderme (barrière de cellules entourés de lignine ou subérine)
– N.B. herbicides racinaires appliqués au sol peuvent également affecter des graines
3
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
Mode d’entrée● 3) Pénétration d’écorce– Peu d’application chez des
plantes herbacées, utilisées pour des plantes pérennes
– Des solutions hydrosolubles doivent être injectées dans l’écorce
– Des solutions liposolubles peuvent pénétrer l’écorce, mais doivent être appliquées en forte concentrations
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
Translocation à l’intérieur de la plante● Symplaste: masse totale des cellules vivantes
dans la plante● Apoplaste: le continuum non-vivant de la
paroi cellulaire qui entoure la symplaste
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
● 1) Mouvement symplaste: – Protoplasme des plantes est plus ou
moins continue à cause des liens cellulaires (ex. plasmodesmata) et entre les cellules criblées du phloème
Translocation à l’intérieur de la plante
4
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
● 2) Mouvement apoplaste: – Peut inclure les parois
cellulaires, les espaces inter-cellulaires et les cellules du xylem
– Perméable à l’eau et des solutés dissouts– Taux de transport d’eau est élévé (>1 gallon/jour
pour un tournesol)
● Contrainte: xylem envoi les substances vers le haut, alors pas approprié pour des pesticides foliaires
Translocation à l’intérieur de la plante
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
Effets toxiques sur les plantes● 1) Toxicité sur contact
– Tue rapidement– Translocation souvent pas possible à
temps– Agi typiquement par la destruction des
membranes cellulaires en brisant les liens moléculaires entres membranes plasmiques et les protéines membranaires
– Cause la nécrose chez les tissues exposées dans qques jours
– Contrainte: car la translocation est limitée, la plante peut possiblement repousser des méristèmes racinaires et des bourgeons
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
● 2) Inhibition mitotique
– Empêche la croissance par une perturbation d’une
étape de la mitose
– La croissance se passe
principalement dans les régions méristématiques
(bouts des racines/turions [shoots], jeunes feuilles,
bourgeons, cambium
vasculaire)
– Souvent appliqués au sol
pour empêcher la germinaison de graines ou
la croissance de plantules
Effets toxiques sur les plantes
N.B. peu sélectifs!
5
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
Effets toxiques sur les plantes
● 3) Inhibition
photosynthétique
– Majorité des
herbicides
– Puisqu’ils affectent la
photosythèse, ont
souvent peu de
toxicité chez les
animaux
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
Rotenone
blocks
Glucose
G-6-P
Triose Phosphate
1,3-GDP
Phosphoglycerate
Pyruvate
Acetate
NAD
ADP ATP
NADH
Citrate
Cis-aconitate
Isocitrate
KetoglutarateSuccinate
Fumarate
MalateOxaloacetate
NAD
NADH
NADH
Cytoplasm
ADP+Pi
ATP
Complex I
Complex II
Complex III
Complex IV
Matrix
H+in
e-
e-
e-
Succinate
Complex V
GLY
COLY
SIS H+out
As(3)blocks
As(3)blocks
As(5)uncouples
Nitrophenol uncouples
Carboxinblocks
Fluoro-acetateblocks
CN and phosphine
block
As(5)uncouples
Strobilins
block
Cyt c
CoQ
Krebs cycle
O2
2H2O
●4)
Inhi
bitio
n et
déc
oupa
gede
la
resp
iratio
n ce
llula
ire
Fig. 39
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
● 5) Perturbation du métabolisme d’acides nucléiques et la synthèse de protéines– Plusieurs moyens de
provoquer ces effets– e.g. entre noyau et
enlève les histones– e.g. peut stimuler la
polymérase ARN dans la cytoplasme
Effets toxiques sur les plantes
6
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
● A) Phytohormones
● Mode d’action– À faible dosage, agit comme
mimique d’acide indol acétique (AIA: auxine)
– Plantes ne peuvent pas dégrader l’AIA synthétique, alors toxique à des fortes dosages
– Translocation symplaste– Stimule la croissance dans les
tiges: effet épinastique
Catégories des Herbicides
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
● A) Phytohormones (2,4-D)● Peu persistent dans le sol
– Dégradé rapidement par des microbes l’utilisant comme source de carbone
● Effets non-ciblés incluent des plantes désirables (peu sélectif)● DL50 faible aux animaux (300-1000 mg/kg dosage orale)● Potentiel pour la bioaccumulation est faible
– Pluspart des études démontrent une élimination complète dans l’urine après 24hres
● Études épidémiologiques démontrent un rôle possible dans la perturbation endocrinienne
Catégories des Herbicides
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
● A) Phytohormones (2,4,5-T)● Plus persistent dans le sol
– Dégradation peut prendre des mois à des années● Élimination progressive (phase out) depuis les années 1970s● DL50 est modérée aux animaux (400-500mg/kg dosage orale)● Processus de fabrication ammène souvent à la contamination
avec● Ex: Agent Orange au Vietnam (1965-1970) a laissé des
contaminations par TCDD après 40 ans– www.hatfieldgroup.com
Catégories des Herbicides
7
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
● B) Triazines● Composés azotés hétérocycliques avec
azote● Groupes-R diffèrent mais incluent
souvent la chlore● 2e herbicide en importance● Relativement persistants / résistent la
dégradation
Catégories des Herbicides
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
● B) Triazines● Mode d’action
– Entrée racinaire, translocation par xylem (apoplaste)
– Site d’action sont les chloroplastes comme inhibition du photosystème II (séparation de l’eau)
● Plus part des graminés ont une tolérance du au capacité métabolique à détoxifier– Potentiel pour la résistance si utilisés
continuellement– e.g. chénopode (Lamb’s quarter - Chenopodium
album)● DL50 faible aux animaux (300 [cyanazine] - 5000
[simazine] mg/kg dosage orale)
Catégories des Herbicides
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
Atrazine Site d’Action
C
O
CH
R
NH
C
OCH
NH
CH2
OH
Atrazine
Plastoquinone
N
NCH2
H
H
N
N N
Cl
NH
C2H5C
CH3
H3C
HH2C
D1 protein
O
O
CH2
CH2
CH2)9
CHC
(H2 C
CH3
H
N
N N
Cl
NH
C2H5C
CH3
H3C
H
Fig. 35
8
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
Résistance aux herbicides
● Plus souvent envers des triazines– >60 biotypes résistants– Plantes résistantes ont une
substitution d’une seule acide aminé dans la protéine D1, qui empêche l’herbicide d’attacher à plastoquinone (accepteur d’électrons du PSII)
– Causé par un changement dans une seule base de nucléotides
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
●C) Glyphosate● N-phosphonomethyl glycine● Absorbé par feuilles et translocation rapide● Non-sélectif, haut niveau d’activité● Peu persistent, dégradé par des microbes dans
qque semaines● Avantage: réduit érosion du sol, car contrôle les
MH sans besoin de travailler le sol● Couramment, le plus utilisé (souvent avec les
biotechnologies “Round-Up Ready”)
Catégories des Herbicides
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
● C) Glyphosate
● Mode d’action
– Inhibition de synthèse d’acides aminés
– Plantes produisent 9/20 des acides aminés essentiels (leucine,
isoleucine, histidine, valine, lysine, méthionine, théonine,
tryptophan et phenylalanine)
– Chimiques qui empêchent leur production sont souvent peu
nocifs aux animaux
● DL50 faible aux animaux (>5000mg/kg dosage orale)
● Peu de potentiel bioaccumulatif
● Des études épidémiologiques suggèrent que le contact
continu peut provoquer des problèmes endocriniens
Catégories des Herbicides
9
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
Glyphosate Site d’Action
5-Enolpyruvyl shikimate-3-P synthetase
Phosphoenol pyruvate Erythrose-4-P
Shikimate
Shikimate-3-P
5-Enolpyruvyl shikimate-3-P
Chlorismate
Aromatic Amino Acids
Glyphosate
Fig. 107
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
Glyphosate et lemédia
Récolte TMRFêves 4 ppmLentils 4 ppmPois 5 ppmSoja 20 ppmBlé 5 ppm
“The highest level detected was 18.74 parts per billion (ppb), which was found in a 2013 Cabernet Sauvignon from a conventional vineyard. This was more than 28 times higher than the other samples tested.”
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
Fongicides
● Comprend des pesticides qui contrôlent toutesortes de pathogènes– Bactéries, nématodes, ainsi que les fungi
● La pathogénicité est souvent cryptique, alors plus difficile à contrôler que chez les MH ou insectes
● Plus souvent utilisés sur des récoltes de fruits, noix et légumes
● Plus part ont un faible toxicité aux animaux (DL50
>1000 mg/kg), peu persistents, biodégradables, peu solubles (transport)
10
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
Fongicides
● a) Systémiques
– Absorbés par la plante et distribués aux divers
parties (symplaste ou apoplaste)
– e.g. oxathiins, benzimidazoles, pyrimidines,
organophosphates, triazoles, carbamates…
● b) Non-systémiques
– Affectent uniquement au site d’application
(protection)
– E.g. dithiocarbamates, dicarboximides,
dinitriophenols, quinones …
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
La résistance aux fongicides
● Potentielle est élévée à cause de la grande fécondité (# de spores)– Dispersent rapidement
● Souvent une seule mutation dans une base de nucléotide peut conférer la résistance
BIO4501 – Pesticides et l’environnement
Questions?
Top Related