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Toxicité subchronique de l’imidaclopride et de ses métabolites chez l’abeille domestique Apis mellifera Par G. Séverine Suchail, Luc P. Belzunces et Bernard E. Vaissière avec
l'aimable autorisation de la revue |
Dans
le cadre du vaste programme de recherche démarré en 1998 pour estimer la part de
responsabilité du traitement au Gaucho® dans les affaiblissements des ruchers,
des études toxicologiques ont été effectuées chez l’abeille domestique Apis
mellifera. Ce travail a permis d’évaluer la toxicité aiguë (toxicité induite par
l’administration d’une dose unique de toxique) de l’imidaclopride, substance
active du Gaucho“, et de ses principaux métabolites (produits de dégradation).
Les métabolites testés correspondaient aux principaux produits de dégradation de
l’imidaclopride détectés chez les végétaux : le 5-hydroxy-imidaclopride,
l’oléfine, l’acide 6-chloronicotinique, le 4,5-dihydroxy-imidaclopride et les
dérivés urée et guanidine (Araki et al., 1994). Cette étude a mis en évidence
une toxicité extrêmement élevée de l’imidaclopride (DL50 ˜ 600 mg/kg d’abeilles)
ainsi que de deux de ses métabolites : le 5-hydroxy-imidaclopride (DL50 ˜ 2600
mg/kg d’abeilles) et l’oléfine (DL50 ˜ 300 mg/kg d’abeilles ; Suchail et al.,
2000 ; 2001). La dose létale 50 (DL50) représente la dose de toxique conduisant
à la mort de 50% des individus. Cette DL50 rend compte de la toxicité
intrinsèque de la substance active considérée. Ces études de toxicité aiguë,
réalisées dans des conditions normalisées et standardisées (méthode de
laboratoire officielle de la Commission des Essais Biologiques n°95 en accord
avec les annexes II et III de la directive 91/414-CEE), permettent d’une part de
classer les substances actives selon leur toxicité intrinsèque et d’autre part
de mieux comprendre certains aspects de la dynamique d’action du toxique. Ces
études restent une base nécessaire pour évaluer la toxicité d’une matière active
chez un organisme.
De plus et dans ce contexte, il a été aussi important de déterminer la
toxicité subchronique c’est-à-dire la toxicité induite par l’ingestion répétée
de toxique par l’abeille. Les cultures de tournesol présentent une masse florale
importante et les capitules sont très attractifs de sorte que l’on y observe
souvent de densités de butineuses élevées tout au long de la floraison. En
présence d’une source de nourriture abondante et renouvelée pendant plusieurs
jours consécutifs comme, par exemple, une surface de tournesol en fleurs, les
abeilles sont fidèles pendant plusieurs jours aux fleurs d’une même espèce et
d’une même zone (Singh, 1950). C’est pourquoi, nous avons étudié la toxicité
subchronique de l’imidaclopride et de ses principaux métabolites chez l’abeille
domestique. Les études toxicologiques de ce type ont pour objectif d’évaluer la
toxicité à long terme de faibles doses de toxiques ingérés de façon répétée. Les
essais ont été effectués avec des concentrations de toxiques comparables au
niveau de contamination observé dans les ressources collectées par les abeilles
(nectar et pollen) qui est de l’ordre de quelques mg/kg (Bonmatin et al., 2003).
De plus, la floraison du tournesol se déroulant sur une dizaine de jours, les
tests de toxicité subchronique ont été réalisés pendant dix jours consécutifs.
Dispositif
expérimental
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La veille de l’essai, les abeilles sont prélevées dans la colonie puis sont
immédiatement soumises à une brève anesthésie par diffusion de dioxyde de
carbone et sont ensuite réparties dans les cagettes de contention de type Pain à
raison de 30 individus par cagette. Pour l’étude, les abeilles sont nourries pendant 10 jours consécutifs avec des solutions de saccharose à 50 % (poids/volume) supplémentées ou non d’imidaclopride ou d’un de ses métabolites. La mortalité des abeilles est suivie quotidiennement pendant ces dix jours. Chaque essai comprend des traitements contrôles (solution de saccharose), des traitements témoins (solution de saccharose supplémentée en diméthylsulfoxyde (DMSO : solvant de l’imidaclopride et de ses métabolites) et des traitements essais avec différentes doses de produit à tester. Chaque modalité de traitement est constituée de 3 cagettes d’abeilles et chaque essai est répété à trois reprises. Les traitements contrôles estiment la mortalité naturelle et vérifient la qualité des abeilles utilisées dans l’essai. Les traitements témoins évaluent la toxicité du solvant utilisé pour préparer les solutions d’imidaclopride et de ses métabolites. Pendant toute la durée de l’étude, les abeilles sont placées à l’obscurité dans une enceinte climatisée à 25 ± 2°C avec une humidité relative d’environ 60%. |
Toxicité
subchronique de l’imidaclopride et de ses métabolites
La figure 1 représente la mortalité corrigée en fonction du temps. La mortalité
corrigée correspond à la mortalité des abeilles intoxiquées par l’imidaclopride
ou par ses métabolites, corrigée en enlevant la mortalité des abeilles ayant
ingéré uniquement une solution de saccharose.
Les abeilles sont intoxiquées pendant 10 jours consécutifs avec des solutions de
saccharose contenant de l’imidaclopride ou l’un de ses métabolites à des
concentrations de 0,1 (l), 1 (n) et 10 (p) _g/L. La mortalité corrigée
correspond à la mortalité des abeilles intoxiquées par l’imidaclopride corrigée
en enlevant la mortalité des abeilles ayant ingéré uniquement une solution de
saccharose. Les valeurs représentent la moyenne de 3 expériences répétées à
trois reprises.
On constate qu’après des ingestions répétées de faibles doses, l’imidaclopride
et tous ses métabolites sont toxiques pour les abeilles. Les premières
mortalités d’abeilles apparaissent seulement 24 heures après l’intoxication et
ce, quel que soit le composé testé. Il n’existe pas de relation effet-dose que
ce soit pour l’imidaclopride ou pour ses métabolites. La mortalité des abeilles
atteint 50 % après avoir ingéré de façon répétée ces toxiques pendant environ 8
jours.
Comparaison entre la toxicité aiguë et la toxicité subchronique de
l’imidaclopride et de ses métabolites. La détermination du rapport de la
toxicité aiguë (DL50) sur la toxicité subchronique (dose 50 cumulée) permet de
comparer les effets létaux induit par ces deux modes d’intoxication. La dose
cumulée 50 est défini comme la dose de toxique ingéré de façon répétée tuant 50
% des abeilles. Sachant que (1) la consommation moyenne quotidienne de solution
de saccharose contenant de l’imidaclopride ou l’un de ses métabolites a été
évaluée lors des expérimentations à 12 mL, et (2) huit jours sont nécessaires
pour entraîner la mort de 50 % des abeilles et ce, quelle que soit la dose ou le
toxique utilisé, la dose 50 cumulée, pour des concentrations de 10, 1 et 0,1
mg/L d’imidaclopride ou de ses métabolites, est donc de 10, 1 et 0,1 mg/kg
d’abeilles (poids frais) (Tableau 1).
Les rapports de la DL50 sur la dose 50 cumulée sont déterminés pour les
concentrations de 0,1, 1 et 10 mg/L d’imidaclopride ou de métabolites. L’imid.,
le 5-OH, le 4,5-diOH, le 6-CNA correspondent respectivement à l’imidaclopride,
au 5-hydroxy-imidaclopride, au 4,5-dihydroxy-imidaclopride et à l’acide
6-chloronicotinique.
Plus le rapport de la toxicité aiguë sur la toxicité subchronique est élevé,
plus la différence entre la toxicité aiguë et la toxicité subchronique est
importante et plus de faibles doses en intoxication subchronique sont capables
d’induire des mortalités. Ce rapport met en évidence que tous les métabolites
sont toxiques et ce à des doses 3000 à 100 000 fois inférieures à celles
nécessaire pour produire les mêmes effets en toxicité aiguë. Ces résultats
montrent que la différence de quantité de toxique ingéré par les abeilles, après
intoxication aiguë et subchronique des composés (imidaclopride et métabolites)
est extrêmement importante que ces quantités produisent le même effet en terme
de mortalité. Quelles que soient les doses testées, cette différence est encore
plus prononcée pour les métabolites qui n’induisaient pas de mortalité en
toxicité aiguë, c’est-à-dire pour le 4,5-hydroxy-imidaclopride, l’acide
6-chloronicotinique et les dérivés guanidine et urée.
|
imid. |
5-OH |
oléfine |
4,5-diOH |
guanidine |
6-CNA |
urée |
|
| DL50 48 h (µg/kg d’ab.) [a] | |||||||
|
|
600 |
2600 |
300 |
> 10000 |
>10000 |
> 10000 |
> 10000 |
|
Dose 50 cumulée (µg/kg d’ab.) [b] |
|||||||
|
0,1 µg/L |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
|
1 µg/L |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
10 µg/L |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
|
Rapport [a/b] |
|||||||
|
0,1 µg/L |
6000 |
26000 |
3000 |
>100000 |
> 100000 |
> 100000 |
> 100000 |
|
1 µg/L |
600 |
2600 |
300 |
> 10000 |
> 10000 |
> 10000 |
> 10000 |
|
10 µg/L |
60 |
260 |
30 |
> 1000 |
> 1000 |
> 1000 |
> 1000 |
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Tableau 1 : Différence de toxicité après intoxication aiguë et subchronique. |
|||||||
Conclusion
Nos résultats démontrent combien il est capital de mieux prendre en compte, les
effets des faibles doses de toxiques dans l’évaluation du risque de pesticides
chez l’abeille. En effet, nous avons montré que même des doses de l’ordre du
mg/kg entraînaient non seulement des effets délétères (nocifs) mais aussi des
effets létaux. Les effets sublétaux, c’est-à-dire les effets n’entraînant pas la
mort des abeilles mais des modifications au niveau comportemental, physiologique
ou biochimique, ne sont toutefois pas à négliger car ils peuvent avoir des
conséquences graves à l’échelle des colonies d’abeilles. Les modifications
comportementales observées affectent essentiellement la division des tâches
entre ouvrières au sein des colonies comme l’operculation des cellules, le
nourrissement des larves ou le nettoyage de la ruche (Storner et al., 1983 ;
Nation et al., 1986). Des troubles de l’orientation spatiale des ouvrières ont
été aussi constatés avec pour conséquence l’impossibilité de transmettre la
localisation d’une source de nourriture à leurs congénères (Vandame et al.,
1995). Les altérations morphologiques ou physiologiques, comme les malformations
des ailes ou la diminution de la croissance sont toutes aussi importantes (Atkins
et kellum, 1986). Enfin, des désordres biochimiques comme le déclenchement d’une
hypoglycémie peuvent aussi avoir des conséquences néfastes pour la colonie
d’abeilles (Bendahou et al., 1999). Tous ces effets sublétaux peuvent, in fine,
se répercuter sur la production de miel et/ou sur l’activité pollinisatrice de
la colonie.
Néanmoins, il faut souligner que nos résultats ont été obtenus en conditions de
laboratoire et qu’il est, de ce fait, difficile de les extrapoler aux conditions
de pleins champs car ctuellement il est délicat de relier ces deux niveaux
d’approches. Mais il est clair que l’introduction d’une nouvelle génération de
produits phytopharmaceutiques systémiques sur le marché nécessite des
connaissances approfondies sur le mode d’action des substances actives et de
leurs métabolites sur les abeilles non seulement en toxicité aiguë mais aussi en
toxicité subchronique afin de mieux évaluer les risques de ces toxiques chez
l’abeille.
Séverine Suchail, Luc P. Belzunces et Bernard E. Vaissière
Références
bibliographiques
avec l'aimable autorisation de la revue
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