Les herbicides sont des produits chimiques utilisés pour détruire les plantes indésirables (terrestres ou aquatiques) appelées mauvaises herbes. Les herbicides se divisent en deux grandes catégories : les inorganiques (par exemple, le sulfate de cuivre, le chlorate de sodium et l’arsénite de sodium) et les organiques (par exemple, les composés chlorophénoxy, les dinitrophénols, les composés bipyridyles, les carbamates et les herbicides amides). Historiquement, les composés inorganiques ont été les premiers disponibles et les premiers utilisés. Il y a eu sur une longue période un effort continu pour développer des composés herbicides qui sont plus sélectifs – qui affectent les mauvaises herbes, par opposition aux plantes désirables.
Développements historiques
La décennie 1890 à 1900 a vu l’introduction de pulvérisations pour contrôler les mauvaises herbes à larges feuilles dans les cultures céréalières, et les premiers efforts du Corps des ingénieurs de l’armée américaine, utilisant l’arsénite de sodium, pour contrôler les plantes aquatiques dans les cours d’eau. En 1925, le chlorate de sodium (appliqué directement sur le sol) a été utilisé pour la première fois pour tuer les mauvaises herbes. La première importation (de France) de nitrocrésylate de sodium, en tant que premier désherbant sélectif, remonte à 1934. L’année 1945 a vu l’introduction d’herbicides biologiques et l’apparition du régulateur de croissance 2,4-D (acide 2,5-dichlorophénoxyacétique), qui a ensuite conduit au développement du 2,4,5-T (acide 2,4,5-trichlorophénoxyacétique). De 1965 à 1970, les forces militaires américaines ont utilisé le 2,4,5-T (Silvex) et des matériaux connexes comme défoliants au Vietnam, sans savoir qu’un sous-produit inévitable de la synthèse du 2,4,5-T était une substance toxique, la 2,3,7,8-tétrachlorodibenzodioxine (dioxine). L’ampleur des effets néfastes subis par les aviateurs, les soldats et les civils qui ont été exposés à cette substance fait encore l’objet de débats. La dioxine était présente à un niveau d’environ 2 ppm (mg/kg d’échantillon) dans certains des échantillons de 2,4,5-T (appelé agent orange), mais d’autres échantillons contenaient plus de 30 ppm du sous-produit. On a finalement découvert que la dioxine était hautement toxique pour les cobayes (la valeur de la DL 50 était de 1 ppb, soit 1 μ g de composé/kg d’échantillon), ce qui a conduit à l’étiquetage de la dioxine comme « le poison le plus mortel du monde », un titre impressionnant, bien qu’inexact (inexact en raison d’une sensibilité unique des cobayes et parce que certaines toxines naturelles sont connues pour être plus puissantes).
L’expérience du gouvernement fédéral américain avec le 2,4,5-T démontre un principe important : Il faut se préoccuper non seulement de la sécurité des composants actifs des produits commerciaux, mais aussi de la sécurité des sous-produits qui peuvent être présents dans ces produits ou qui peuvent se former lors de la dégradation naturelle. Le respect de ce principe constitue un défi majeur et coûteux pour ceux qui mettent au point des herbicides, et le souci de la sécurité est en partie responsable de la diminution (actuelle) du nombre d’herbicides disponibles pour traiter les mauvaises herbes aquatiques.
On pense que les premières jacinthes d’eau ont été introduites aux États-Unis lors d’une exposition horticole en 1884 à la Nouvelle-Orléans, en
au cours de laquelle ces plantes, importées d’Argentine, ont été données en souvenir. On soupçonne qu’elles ont été accidentellement jetées dans la rivière St Johns en Floride et qu’elles se sont, peu après, multipliées. La plante se développe (dans des conditions optimales) au rythme de 1,8 plante fille par plante mère par semaine, et une croissance rapide a généré des tapis denses qui ont affecté la navigation des bateaux sur cette rivière et d’autres. En 1898, l’U.S. Army Corps s’est vu confier la responsabilité de maintenir la navigabilité des rivières, et le contrôle des plantes aquatiques est devenu sa responsabilité également – une responsabilité qui a persisté jusqu’à ce jour.
Toxicité des herbicides
Comme les plantes et les mammifères diffèrent dans leur organisation et leur physiologie, on pourrait s’attendre à ce que les herbicides ne constituent qu’un léger danger chimique pour les mammifères. Alors que certains herbicides ont une toxicité très faible chez les mammifères, d’autres ont une toxicité considérable. Un certain nombre d’espèces d’essai sont utilisées pour évaluer la toxicité, et leurs sensibilités sont classées en valeurs de DL 50 aiguës (à court terme).
La DL 50 désigne la quantité (DL ou dose létale) qui provoquera la mort de 50 % des espèces testées. Elle est généralement exprimée en poids d’herbicide par kilogramme de poids corporel. Plus la valeur de la DL est petite, plus la toxicité est importante.
Les composés chlorophénoxy acide 2,4-dichlorophénoxyacétique (2,4-D) et acide 2,4,5-trichlorophénoxyacétique (2,4,5-T) sont peut-être les herbicides les plus connus. Ils ont été utilisés en agriculture (pour éradiquer les mauvaises herbes à feuilles larges) et pour lutter contre les plantes ligneuses dans les fossés et le long des autoroutes. Ils agissent comme des hormones de croissance chez de nombreuses plantes et peuvent évoquer une croissance active des plantes dans des zones où la croissance est anormale, tordue ou freinée. Des doses massives
| CARACTÉRISTIQUES DES HERBICIDES REPRÉSENTATIFS | ||
| Herbicide (type) | Contrôle/Utilité | Toxicité aiguë DL 50 mg/kg |
| SOURCE : Weed Science Society of America (1994). Herbicide Handbook , 7e édition. Lawrence, KS : Allen Press. | ||
| 2,4-D (acide 2,4-dichlorophénoxy acétique) | Herbicide systématique | 300-1,000 : rats, cobayes, lapins |
| Contrôle de la plupart des graminées annuelles, de certaines mauvaises herbes à feuilles larges. Les cultures tolérantes comprennent le maïs, le soja, les arachides, la canne à sucre. | 2,953 : rat oral aigu | |
| Amitrole (triazine) | Mauvaises herbes à feuilles larges et graminées dans les zones non cultivées, toxicité généralement faible. | >5 000 : rats mâles | Acide arsénieux (inorganique) | Séchage du coton qui doit être dépouillé | 48 : jeune rat 100 : rats plus âgés | Atrazine | Herbicide sélectif largement utilisé contre les mauvaises herbes dicotylédones et graminées. | Aucun effet nocif chez les rats, les chiens avec un régime alimentaire de 25 ppm |
| Dinosep (dinitrophénol) | Contrôle des semis, des mauvaises herbes vivaces non établies, sauf avec des traitements répétés. Applicable à une variété de cultures, sauf les crucifères. | 58 : rats |
| Diquat (dipyridyl) | Herbicide aquatique général ; top killer ou dessiccateur avant récolte. | 230 : rats |
| Diuron (carbamate) | Les faibles doses – dicotylédones et graminées dans le coton, la canne à sucre, etc. désherbant général à des taux plus élevés | 3 400 : oral rats | Glyphosate | Herbicide à large spectre Utilisé dans les cultures, les non cultures, le contrôle des mauvaises herbes | (Lapin aiguë dermique, >5,000 mg/kg) |
| Herbicide sélectif utilisé pour lutter contre les graminées annuelles, le souchet, certaines dicotylédones dans le maïs, le coton, les arachides et d’autres cultures | 2,780 : rat aigu par voie orale | |
| La lutte contre les mauvaises herbes pendant l’établissement de cultures de semences de graminées | 138 : rats mâles | Propanil (amide aromatique) | Graminées et dicotylédones dans certaines cultures de blé (nord) et de riz (sud) | 1 870 : rats |
de 2,4-D ou de 2,4,5-T provoquent une fibrillation ventriculaire chez les mammifères. Des doses plus faibles provoquent des dermatites de contact et de la chloracné (une sorte de dermatite grave) chez les travailleurs qui sont en contact avec le 2,4,5-T (qui, comme on l’a noté, peut être mélangé avec de la 2,3,7,8-tétrachlorodibenzodioxine, ou dioxine).
Les dinitrophénols (sous forme de sels alcalins ou d’amines aliphatiques) sont utilisés depuis longtemps dans la lutte contre les mauvaises herbes. L’exposition humaine à ces composés a entraîné des nausées, des troubles gastriques, une respiration rapide, une tachycardie (accélération du rythme cardiaque), une cyanose et finalement un coma. La mort ou la guérison survient dans les 24 heures.
Le paraquat et le diquat sont les exemples les plus connus de composés bipyridyles. Ces composés semblent agir via un mécanisme de radicaux libres, en concurrençant et en privant les plantes d’un agent réducteur essentiel . Ces composés sont dangereux pour les êtres humains. Environ 200 décès par empoisonnement accidentel ou tentative de suicide ont eu lieu dans les années 1960. Ces décès présentaient des lésions pulmonaires, hépatiques et rénales. Le paraquat a tendance à se concentrer dans les reins, l’accumulation de quantités toxiques dans les poumons étant secondaire aux lésions rénales.
Le propanil fait partie d’un groupe d’herbicides amides (fabriqués à partir d’aniline traitée par des acides organiques), et est largement utilisé pour lutter contre les mauvaises herbes dans les cultures de riz. Le riz lui-même contient une enzyme qui hydrolyse le propanil en 3,4-dichloroaniline et en acide propionique, et il est donc résistant à l’herbicide. Les mauvaises herbes, dépourvues de cette enzyme, en subissent les effets négatifs. (Les cellules hépatiques des mammifères possèdent également une enzyme qui provoque cette hydrolyse.)
Les effets des contaminants à l’état de traces dans les herbicides sont une préoccupation majeure. Par exemple, l’utilisation du Silvex a été annulée par l’Agence américaine de protection de l’environnement en 1979 parce que cet herbicide contenait de la dioxine, un toxique. Cependant, le Corps des ingénieurs de l’armée s’est opposé à cette annulation, soulignant les avantages globaux pour la navigation sur les voies navigables américaines. La somme totale des avantages du désherbage à base de Silvex a été jugée correspondre à environ 40 millions de dollars, et le rapport avantages-coûts était d’environ 11 pour 1. Mis en balance avec cela doit être les coûts inconnus d’une substance toxique (la dioxine), dont les effets indésirables sont encore en cours d’évaluation.
L’ensemble du marché mondial de la protection des cultures était estimé en 2000 à 31 milliards de dollars, et il ne connaîtra probablement pas de croissance significative dans un avenir proche. Les herbicides sont vendus sous forme de formulations spéciales, et leur utilisation aux États-Unis n’intervient qu’après des tests approfondis et une approbation gouvernementale. Bien que de nouveaux produits chimiques soient mis au point, la taille relativement statique du marché des herbicides a entraîné une réduction du nombre de sociétés agrochimiques (par le biais de fusions et d’acquisitions). Le nombre de nouveaux herbicides qui seront disponibles à l’avenir sera probablement faible.