CONTAMINATION DES CULTURES AU CHAMP ET IMPACTS SUR LA SANTE HUMAINE : CAS DES PESTICIDES ET DES MYCOTOXINES

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Absorption des pesticides dans la plante

Il est important de différencier les deux modes d’action distincts des pesticides : ceux dits systémiques et ceux dits non systémiques. Les pesticides non systémiques ou de contact possèdent de très faibles capacités de pénétration des tissus de la plante. Les organismes visés devront donc être en contact direct avec la substance active pour observer des effets significatifs. A contrario, les pesticides systémiques pénètrent dans les tissus végétaux et sont transférés dans les différentes parties de la plante via les circulations xylémiques et phloémiques (AL-SAYEDA, 2007).

Les pesticides systémiques peuvent pénétrer dans la plante via les feuilles après pulvérisation ou bien par les racines après un traitement du sol. Dans les deux cas, ces phénomènes seront sous l’influence des caractéristiques propres de la plante et de l’espèce comme la morphologie de la feuille (HULL, 1970) ou la nature du système racinaire. Les propriétés physico-chimiques de la substance active du pesticide vont aussi être déterminantes : poids moléculaire, solubilité aqueuse ou lipophilie (AL-SAYEDA, 2007).

En ce qui concerne l’absorption au niveau des feuilles, c’est la morphologie de la feuille et la lipophilie des composés qui vont jouer un rôle majeur. En effet, les propriétés physico-chimiques de la cuticule, couche cireuse située sur la partie supérieure de la feuille, constituent un obstacle à la pénétration des molécules de pesticides (KIRKWOOD, 1999). Ainsi, les composés lipophiles auront de meilleures aptitudes à franchir cette barrière. La lipophilie est évaluée grâce au coefficient de partage octanol/eau, log Kow. Plus un composé aura un log Kow positif et élevé, plus il sera hydrophobe (BARAK, DINOOR et al., 1983). De manière générale, les composés ayant des log Kow entre 1 et 3 comme les triazines ou les carbamates ont une capacité de pénétration optimale (RIEDERER, 1995). Cependant, en fonction de l’âge ou de l’espèce de la plante, des pores apparaissent au niveau de la cuticule, permettant le passage de molécules hydrophiles (AL-SAYEDA, 2007).

L’adsorption des pesticides par la plante au niveau du sol dépend évidemment de la disponibilité des composés, mais aussi de leurs propriétés physico-chimique et de l’efficience du système racinaire (AL-SAYEDA, 2007).

Les composés pourront être adsorbés soit dans la phase aqueuse soit dans la phase solide du sol. Quoi qu’il en soit, ils seront soumis au phénomène d’adsorption et désorption du système racinaire. Si on considère l’adsorption au niveau de la phase aqueuse, l’efficience du système est évaluée grâce au facteur de concentration dans les racines (RCF). Il est égal à la concentration dans des racines par rapport à la concentration dans la solution externe (SHONE & WOOD, 1974).

Là encore, les composés lipophiles seront plus facilement absorbés par les racines (BRIGGS, BROMILOV et al., 1982 ; SICBALDI, SACCHI et al., 1997).

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Transfert et métabolisme des pesticides dans la plante

Une fois absorbés par la plante au niveau des racines et des feuilles, les pesticides vont être transférés dans les autres parties du végétal puis métabolisés. Ce sont ces phénomènes qui détermineront la nature et la quantité de résidus présents dans la plante.

Le transport des composés est réalisé soit via le xylème, soit via le phloème. Le courant de transpiration est le moteur du transport xylémique des racines vers les parties aériennes de la plante. Les composés empruntent la voie apoplastique, à l’intérieur des membranes lipidiques des cellules végétales. Il y aura ensuite accumulation dans les sites où la transpiration est la plus importante : au niveau des feuilles matures et du pourtour des limbes (CONCENCO, GALON, 2011).

Le transfert dans le phloème se fait à travers les plasmodesmes. Les composés devront d’abord entrer dans la circulation phloémique via les tubes criblés puis devront se maintenir dans ce flux pendant la translocation (AL-SAYEDA, 2007).

Les végétaux ne possédant pas d’organes excréteurs, les pesticides absorbés et transportés demeurent dans les tissus, mais le métabolisme permet la diminution de leur concentration et de leur toxicité. Les mécanismes en place sont proches de ceux du foie humain, que ce soit au niveau des enzymes mises en jeu ou des métabolites créés. Ainsi, le mécanisme de détoxification des plantes est appelé « green-liver » (SANDERMANN, 1994).

Trois phases principales sont à distinguer (BURKEN, 2003) :

- Phase I : TRANSFORMATION. Les substances subissent différentes réactions : oxydation, réduction, hydrolyse. Chez la majorité des espèces, cette étape a lieu grâce au cytochrome P450.

- Phase II : CONJUGAISON. Différents composés se greffent à la substance primaire : acide malonique, D-glucose, acides aminés etc. Le but de cette étape est de rendre les nouveaux composés plus solubles et moins toxiques.

- Phase III : COMPARTIMENTATION. Cette étape mène au stockage des métabolites détoxifiés dans les vacuoles principalement, ou les apoplastes.

La figure ci-dessous décrit les mécanismes enzymatiques mis en jeu lors du métabolisme des xénobiotiques dans une cellule végétale.

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Figure 1 : Métabolisme des xénobiotiques chez les végétaux supérieurs. D’après BURKEN J.G., 2003

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Moisissures et toxinogénèse

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Généralités sur les moisissures et les mycotoxines

Contrairement aux pesticides, les moisissures sont des composés naturels qui peuvent être présents dans les champs cultivés. Ce sont des champignons eucaryotes et hétérotrophes (MOLL & MOLL, 2008).

Les mycotoxines sont produites principalement par quatre genres de moisissures : les Aspergillus, les Penicillium, les Fusarium et les Claviceps. Leur particularité est qu’une même moisissure est capable de synthétiser plusieurs mycotoxines. Le phénomène inverse se produit aussi : une même mycotoxine peut être élaborée par différentes moisissures (DRAGACCI, ZAKHIA-ROZIS et al., 2011). Aujourd’hui,