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Pesticides : des hormones végétales pour les éliminer ?

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Les pesticides jouent un rôle majeur dans l'agriculture. 2,5 millions de tonnes sont utilisées chaque année. Mais leurs résidus ne sont pas inoffensifs pour la santé humaine et pour l'environnement. Un élément de solution se trouve peut-être dans une hormone végétale qui aiderait les plantes à se débarrasser de ces résidus toxiques. C'est ce qu'ont découvert récemment des scientifiques chinois.

Ouvrier agricole pulvérisant des pesticides dans un champ de riz. Crédit : IRRI Images CC

Les herbivores et les maladies provoquent d'importantes pertes agricoles chaque année. Pendant près d'un demi-siècle, les pesticides furent la solution à ce problème. Forts de plusieurs dizaines d'années d'étude sur les mécanismes moléculaires des plantes, les scientifiques ont développé plus récemment des organismes génétiquement modifiés (OGM). Mais les pesticides demeurent le choix le plus couramment utilisé.

Les insecticides et les fongicides (contre les champignons et moisissures) limitent le développement des insectes et des maladies en perturbant le fonctionnement de leurs organismes. Mais ces molécules affectent aussi la physiologie des plantes, à travers leur croissance, leur reproduction ou l'altération du métabolisme du carbone (photosynthèse, respiration, synthèse de matière organique).

Pourtant, les plantes sont capable de détoxifier (de rendre non toxique) les pesticides. Après les avoir absorbés (par leurs feuilles par exemple), elles les transforment métaboliquement puis les stockent.

Des phytohormones (hormones végétales), les brassinostéroides (BR), sont connues pour protéger les cultures des pesticides. Ces hormones, essentielles à la croissance et au développement, participent aussi à la défense des plantes et à leurs réponses aux stress environnementaux. Les récents travaux de l'équipe de Xiao Jian Xia ont montré qu'elles activent les métabolismes de détoxification. Ces hormones agissent sur des gènes responsables de la production d'enzymes qui transforment les pesticides en éléments moins toxiques (métabolites).

EBR, une hormone qui active les gènes de la détoxification

Les pesticides absorbés subissent un cycle de détoxification en trois phases :

  1. Activation métabolique par des enzymes comme les P450 monooxygénases,
  2. Conjugaison chimique avec du glutathion (ou GSH, molécule composée de trois peptides) et du glucose par d'autres enzymes (GST et UGT),
  3. Séquestration et stockage des métabolites obtenus dans les cellules (vacuole ou paroi) à l'aide des protéines de transport MRP.
Cliquer sur l'image pour l'agrandir. La phytohormone EBR stimule les gènes responsables de la synthèse des enzymes et protéines des trois phases du métabolisme de détoxification des pesticides : activation biologique du pesticide, conjugaison avec du glutathion et passage par les MRP vers les lieux de stockage des résidus. © Grégoire Macqueron / Futura-Sciences

Les chercheurs de l'université de Zhejiang (Chine) ont étudié les effets de la 24-epibrassinolide, ou EBR, phytohormone de la famille des brassinostéroïdes, sur des cultures de concombres. Après exposition de ces concombres à un pesticide, le chlorpyrifos, ils ont observé les variations des taux d'enzymes impliquées dans la détoxification. En présence d'EBR, l'activité des enzymes d'activation et de conjugaison augmente et les résidus de chlorpyrifos diminuent. L'analyse de l'expression des gènes montre que l'EBR augmente l'activation de plusieurs gènes des trois phases de détoxification, stimulant ainsi une action coordonnée des processus de détoxification.

En résumé, l'hormone EBR réduit les quantités de résidus de quatre pesticides testés. Elle augmenterait l'activité des processus de détoxification en agissant sur les gènes et les enzymes et, peut-être, sur les capacités antioxydantes des plantes. Cette étude a permis aussi de mieux comprendre les séquences du métabolisme des pesticides qui produit, en général, des composés moins toxiques.

Si l'agriculture Bio peut réduire les risques de contamination alimentaire, elle pénètre difficilement certains pays comme la Chine. Or, dans l'état actuel des connaissances, aucun effet négatif des brassinostéroïdes sur la santé humaine n'a été remarqué. Ces hormones réduisent même la croissance de cellules cancéreuses. Les phytohormones ouvrent donc une approche prometteuse de la réduction des résidus de pesticides et de leurs risques pour la santé humaine.

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