Les herbicides sont principalement employés en agriculture pour éliminer les végétaux indésirables, les «mauvaises herbes» ou adventices, y compris les repousses des cultures précédentes, qui concurrencent les plantes cultivées en les privant d’une partie de leur ressource (eau, nutriments, espace) ou, dans certains cas moins fréquents, les parasitent (strigas, cuscutes). Ils servent aussi à défaner certaines cultures pour faciliter la récolte mécanique (pommes de terre, betterave, coton) et à inhiber la germination des plantes à bulbe (oignons) ou des tubercules (pomme de terre).
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| Le traitement herbicide des sols pour prévenir la germination des adventices est une pratique courante en agriculture. Crédit photo : John D. Byrd, Mississippi State University, Bugwood.org, licence CC BY 3.0 |
On les emploie aussi en sylviculture et en foresterie, par exemple pour débroussailler les zones coupe-feu ou les coupes rases, dégager les jeunes plants, dévitaliser les souches et entretenir les pistes forestières, mais aussi pour entretenir les espaces verts, les gazons, les pelouses, les terrains de golfs ou certains milieux aquatiques ou encore pour désherber les zones non cultivées comme les routes, les voies ferrées, les aéroports, etc. Enfin, ils peuvent aussi servir en santé publique pour éliminer des plantes toxiques ou qui causent des allergies.
De nos jours, à l'exception de quelques herbicides naturels d'origine biologique ou minérale, la quasi totalité des herbicides disponibles sur le marché sont synthétiques. Il en existe une très grande diversité soit près de 600 molécules actives réparties en une quarantaine de familles chimiques (Alan Wood, Compendium of Pesticide Classification, Herbicides) qui diffèrent selon leur mode d’action, leur mode d’application, leur mode de pénétration dans la plante et leur sélectivité. On distingue ainsi plusieurs types d’herbicides :
- Les herbicides de pré-levée sont appliqués à titre préventif au sol avant la levée des adventices et des plantes cultivées. Ils empêchent les graines des adventices de germer ou détruisent leurs jeunes plantules.
- Les herbicides de contact sont appliqués sur les adventices levées et détruisent rapidement les tissus foliaires ou racinaires avec lesquels ils entrent en contact, sans migrer dans la plante traitée. Dans le cas des herbicides de contact foliaires, des repousses sont possibles à partir des racines chez les adventices vivaces.
- Les herbicides systémiques pénètrent dans les adventices soit par voie racinaire soit par voie foliaire, puis sont diffusés par la sève dans toute la plante. Ils sont généralement appliques en post-levée, mais les herbicides systémiques racinaires peuvent aussi agir en pré-levée sur de jeunes plantules afin de les empêcher de croître.
- Les herbicides sélectifs sont actifs uniquement sur certaines plantes adventices sans endommager la plante cultivée; leur sélectivité est le plus souvent déterminée par la capacité des plantes à les métaboliser ou non. On distingue habituellement les graminicides qui sont actifs sélectivement contre les graminées (herbes) et les antidicotylédones qui permettent de lutter contre les plantes à feuilles larges ou dicotylédones.
- Les herbicides non sélectifs, appelés aussi «désherbants totaux», détruisent tous les végétaux y compris les plantes cultivées (à l’exception de celles qui ont été modifiées génétiquement pour les tolérer). Ce sont les herbicides les plus utilisés actuellement.
Les herbicides d’une famille chimique donnée agissent généralement sur une seule cible biochimique. On en connaît à ce jour une vingtaine qui sont impliquées dans différents processus comme la photosynthèse, la synthèse d’acides aminés, la synthèse de lipides membranaires (acides gras), la division cellulaire (mitose) ou encore la régulation hormonale.
Bien qu’ils soient généralement moins toxiques pour les animaux que les insecticides, ils sont persistants, particulièrement dans les milieux aquatiques, cours d’eau et nappes phréatiques, où ils sont de nos jours un des facteurs majeurs de pollution.
Principaux sites d'action des herbicides de synthèse
Inhibiteurs de la photosynthèse
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Photosystème II
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Triazines
Urées substituées (ou phénylurées)
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Photosystème I
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Bipyridines (ou bipyridyles)
Phényl-biscarbamates
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Inhibiteurs de la biosynthèse d’acides aminés
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Acétolactate synthase (valine, leucine, isoleucine)
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Sulfonylurées
Imidazolinones
Triazolopyrimidines
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EPSP synthase (acides aminés aromatiques)
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Glyphosate
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Glutamine synthétase
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Acides phosphoniques (glufosinate d’ammonium)
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Inhibiteurs de la biosynthèse des lipides
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Acétyl-CoA carboxylase
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Aryloxyphenoxy-propionates
Cyclohexanediones
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Élongases (acides gras à très longues chaines)
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Thiocarbamates
Chloroacétamides
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Inhibiteurs de la division cellulaire (mitose) ou antimitotiques
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Assemblage des microtubules (tubuline)
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Dinitroanilines (ou toluidines)
N-phényl carbamates
Certains acides benzoïques (DCPA)
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Inhibiteurs de la biosynthèse des pigments
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Protoporphyrinogène oxydase (biosynthèse des chlrorophylles)
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Certains Diphényl-éthers (ou Phénoxybenzènes)
Oxadiazoles
N-phénylphtalimides
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Enzymes impliquées dans la biosynthèse des caroténoïdes
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Diverses molécules appartenant à différentes familles chimiques
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Inhibiteurs de la biosynthèse de la cellulose des parois cellulaires
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Cible non identifiée
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Certains Benzamides
Nitriles
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Découplants
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Production de l’ATP mitochondrial (chaine respiratoire)
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Dinitrophénols (colorants nitrés)
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Phytohormones de synthèse (herbicides auxiniques)
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Régulation de l’auxine
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Acides phénoxy-alcanoïques
certains Acides benzoïques
Acides picoliniques (ou pyridine carboxyliques)
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Pour en savoir plus sur les mécanismes d’action des herbicides :
- Classification WSSA - Weed Science Society of America (PDF) :
- Classification HRAC – Herbicide Action Resistance Committee :
Principaux modes d'action des herbicides de synthèse
Herbicides foliaires
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Herbicides racinaires
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Herbicides de contact
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Herbicides systémiques
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Herbicides de synthèse sélectifs
Les herbicides sélectifs sont les plus nombreux. Ils éliminent spécifiquement certaines «mauvaises herbes».
Urées substituées
Dérivées de l'urée (R1,R2)N-CO-N(R3,R4), les urées substituées ou phénylurées (chlortoluron, diuron, isoproturon) sont parmi les plus anciens herbicides de synthèse existants. Ce sont des herbicides racinaires sélectifs contre les graminées, à l’exception des céréales qui les métabolisent, et contre plusieurs plantes à feuilles larges (dicotylédones) chez lesquelles ils inhibent la photosynthèse en bloquant le transfert d’électrons au niveau du photosystème II.On peut les employer en pré-levée ou en post levée sur les céréales, les légumineuses, la pomme de terre ou les arbres fruitiers. Il est à noter que le diuron est aussi utilisé comme anti-mousse et algicide dans les peintures murales et antisalissures (antifouling).
Les urées substituées sont relativement persistantes mais assez peu toxiques pour les animaux et les humains. Leur persistance peut être affectée par le lessivage et la nature des sols. Ils sont de moins en moins populaires et ont été remplacés par d’autres herbicides sélectifs comme les sulfonylurées qui sont beaucoup plus efficaces à des doses moindres.
Sulfonylurées
Apparues dans les années 1970-1980, les sufonylurées (chlorsulfuron, flazasulfuron) sont des herbicides sélectifs qui sont absorbées par voies foliaires et racinaires. Ils exercent leur action herbicide en inhibant l’actétolactate synthétase (ALS), une enzyme spécifique aux végétaux et aux microorganismes, qui est impliquée dans la biosynthèse de trois acides aminés essentiels à leur croissance soit la leucine, l’isoleucine et la valine. Plusieurs plantes d’intérêts agronomiques comme le blé, l’orge ou le lin métabolisent rapidement les sulfonylurées. Chez d’autres plantes sensibles comme le maïs ou le soja, de nouvelles variétés dont certaines sont transgéniques ont été crées pour les tolérer. Les sulfonylurées ont l’avantage d’êtres actifs à très faibles doses et très peu toxiques pour les animaux et les humains. Toutefois, peu adsorbées par les sols, elles sont très mobiles et peuvent contaminer les eaux de surface à doses élevées.
À noter que la famille des sulfonylurées comprend aussi de nombreuses molécules à usage médical pour traiter le diabète de type 2.
Familles plus récentes que les sulfonylurées, les triazolones (propoxycarbazone), les imidazolinones (imazaquine, imazamox) et les sulfonanilides ou triazolopyrimidines (florasulam, métosulam) sont également des herbicides inhibiteurs de l’ALS. Il est à noter que les imidazolinones regroupent à la fois des herbicides sélectifs et des herbicides non sélectifs.
Dinitroanilines
Assez anciens, les dinitroanilines ou toluidines (trifluraline, propyzamide) sont des herbicides racinaires de contact qui empêchent la croissance des racines des jeunes plantules en bloquant la division cellulaire; ils inhibent la polymérisation de la tubuline, ce qui empêche l’assemblage des microtubules du fuseau mitotique.Peu solubles dans l’eau, les dinitroanilines sont appliqués dans le sol en pré-levée, avant le semis, pour préparer diverses cultures ou pour désherber les vergers ou les forêts de conifères. Ces herbicides anti-mitotiques se fixent mal sur la tubuline des mammifères et sont donc peu toxiques pour ces derniers.
Triazines
Développées dans les années 1950, les triazines (atrazine, simazine, cyanazine), qui sont des composés hétérocycliques aromatiques dont le cycle comprend trois atomes d’azote, sont des herbicides systémiques racinaires : absorbées par les racines, elles migrent via le xylème vers les feuilles où elles perturbent la photosynthèse de nombreuses adventices en bloquant le transport d’électrons au niveau du photosystème II (sur un site différent de celui des urées substituées, soit la plastoquinone). |
| Structure moléculaire de l'atrazine (1-chloro-3-ethylamino-5-isopropylamino-2,4,6-triazine) : elle comprend un cycle S-triazine qui est un hétérocycle aromatique analogue au benzène mais dont trois atomes de carbone ont été remplacés par des atomes d'azote. Crédit : NEUROtiker - travail personnel, licence Domain public via Wikimedia Commons |
Sélectifs contre de nombreux adventices dicotylédones et graminées, elles sont sans effets sur le maïs ou le sorgho qui peuvent les métaboliser rapidement grâce à une enzyme, la glutathion-S-transférase. Elles sont largement employés en agriculture sur le maïs, le sorgho, la canne à sucre, la vigne et les arbres fruitiers, mais aussi pour désherber les zones non agricoles. Elles sont appliquées seules ou en association avec d’autres matières actives aussi bien en pré-levée qu’en post-levée. De nombreux adventices comme les chénopodes, les amarantes ou les séneçons ont développé des résistances aux triazines. À noter que la cybutrine est un algicide qu’on trouve fréquemment dans les peintures antisalissures (antifoulings).
Peu toxiques, les triazines sont très persistantes dans les sols et dans l’eau. Par exemple, l’atrazine qui n’est plus autorisée en Europe depuis 2003 se retrouve encore régulièrement dans les eaux des nappes phréatiques. Leur impact et leur devenir reste difficiles à évaluer. Des études récentes ont toutefois montré que l’atrazine serait impliquée dans le déclin des populations de batraciens en féminisant les mâles (Hayes BT, PNAS 2010). Plusieurs d’entre elles sont aussi classées comme cancérigènes probables ou perturbateurs endocriniens. Si leur usage en Europe est très restreint, les triazines sont encore largement employées dans le monde, notamment en Amérique du Nord.
Phytohormones de synthèse
Développés durant la deuxième Guerre mondiale, les phytohormones de synthèse, appelés aussi herbicides auxiniques, sont des herbicides foliaires, systémiques et sélectifs, qui miment l’action de l’auxine (AIA pour acide indole-3-acétique), une hormone qui régule la croissance des végétaux et la différenciation des cellules végétales. Très mobiles dans le phloème, ils perturbent la croissance des tiges et des feuilles des dicotylédones (plantes à feuilles larges) en accélérant leur sénescence et en provoquant des malformations létales; ils agissent sur la synthèse des protéines et la division cellulaire au niveau des méristèmes et des bourgeons.Les herbicides auxiniques regroupent diverses familles chimiques :
- les acides chlorophénoxyalcanoïques (2,4-D, 2,4,5-T)
- les dérivés chlorés de l’acide benzoïque (dicamba)
- les dérivés de l’acide picolinique (piclorame)
- les dérivés de l’acide pyridinique d'acides propionique et butyrique
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| Structure chimique de l'acide 2,4-dichlorophénoxyacétique (noté plus simplement 2,4-D) À noter que le 2,4-D est généralement employé sous forme de sels ou d'esters dans les formulations commerciales. Crédit : Edgar181 - travail personnel, licence Domaine public via Wikimedia Commons |
Très sélectifs, les herbicides auxiniques ont peu d’effets sur les graminées et les céréales. De fait, ils servent à désherber en post-levée les cultures de céréales (maïs, blé, sorgho), les graminées fourragères, les gazons, les prairies et pâturages et les forêts. Il est à noter que certaines auxines synthétiques comme l’acide naphtalène-acétique (ANA) peuvent aussi être utilisées pour empêcher la chute prématurée des fruits à la récolte ou pour stimuler la croissance des tiges sur les boutures.
Très persistants dans l’air, l’eau et les sols, ces herbicides peuvent s'accumuler dans les graisses animales via la chaîne alimentaire (bioaccumulation). Ils sont aussi suspectés d’être des perturbateurs endocriniens et des cancérigènes.
Le dicamba est très utilisé aux États-Unis dans les cultures de soja et de coton en association avec des semences résistantes génétiquement modifiées. Très volatile, il s'évapore lors de l'épandage, se propage aux cultures voisines tout en contaminant l'air, l'eau et la végétation. Irritant et corrosif, il serait aussi toxique pour la reproduction et le développement des mammifères. Aux États-Unis, il est responsable de très nombreuses intoxications accidentelles (University of Missouri, IPM 2017).
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Épandage aérien de l'agent orange par l'armée américaine dans le delta du Mékong (Vietnam) en juillet 1969 Crédit photo : Brian K. Grigsby, SPC5, National Archives and Records Administration, via Wikimedia commonsDes herbicides, «armes de guerre chimiques» Le 2,4-D et le 2,4,5-T sont des constituants de l’agent orange, un défoliant qui a été massivement utilisé par l’armée américaine durant la guerre du Vietnam dans les années 1970 pour favoriser la progression des troupes dans la jungle. Contaminé par des résidus de dioxine (un sous produit de fabrication des pesticides), le 2,4,5-T a causé parmi les populations et soldats exposés plusieurs maladies (chloracné et lésions cutanées, cécité, diabètes, cancers, lymphomes) et malformations congénitales chez les nouveaux nés. De 1961 à 1971, près de 80 millions de litres de défoliant ont été déversés sur les forêts de mangroves et rizières du Sud-Vietnam; près de 3 millions de vietnamiens y ont été exposés. On estime aussi que près de 20 % des forêts du Sud-Vietnam ont été détruites par ce puissant défoliant. La dioxine se dégradant très lentement, ses effets sur la population vietnamienne se font encore sentir quarante plus tard. |
Carbamates herbicides
Les carbamates herbicides peuvent être répartis en plusieurs groupes chimiques qui diffèrent par leur mode d’action : - Les N-phényls carbamates, dérivés de l’acide carbamique (NH2-COOH), comme la carbétamide et le chlorprofame inhibent la division cellulaire en désorganisant l’assemblage des microtubules du fuseau mitotique.
- Les dérivés de l’acide thiocarbamique (NH2-CO-SH) comme le thiobencarbe inhibent la biosynthèse de certains acides gras à très longue chaîne.
- Les dérivés de l’acide dithiocarbamique (NH2-CS-SH) comme le métham sodium empêchent la germination des graines d'adventices.
- Les phényl-biscarbamates (phenmédiphame, desmédiphame) inhibent la photosynthèse au niveau du photosystème II.
Tous ces carbamates sont des herbicides très sélectifs qui détruisent spécifiquement les graminées et sont appliqués en pré-levée ou en post-levée sur de jeunes plantules. Le chlorproframe sert en outre à inhiber la germination des pommes de terre afin d'en prolonger la conservation lorsqu'elles sont stockées. Le métham sodium est un puissant fumigant des sols qui est aussi utilisé comme fongicide.
Les carbamates sont faiblement toxiques et peu persistants dans l’environnement. Toutefois, ils sont très anciens et sont de moins en moins employés au profit de nouveaux herbicides plus efficaces.
Chloroacétamides
Les chloroacétamides (alachlore, métalachlore) sont des désherbants systémiques racinaires qui stoppent rapidement la croissance des jeunes pousses avant leur levée. Ils perturbent la division cellulaire et la biosynthèse des acides gras en inhibant l'élongase, une enzyme impliquée dans l’élongation des acides gras à très longue chaines. Sélectifs, ils servent surtout à désherber en pré-levée les cultures de maïs.Assez peu persistants dans les sols, les chloroacétamides sont très solubles dans l’eau et très mobiles; de fait, ils peuvent contaminer les cours d’eau et les nappes phréatiques par lessivage. En Amérique du Nord, le métalachlore et l’acétochlore sont, avec l'atrazine et le glyphosate, des polluants majeurs de l'eau. Certains d’entre eux sont suspectés d’être des perturbateurs endocriniens potentiels pour les animaux et les humains. À noter que d'autres chloroacétamides sont aussi employés comme conservateurs dans des produits cosmétiques.
Dimes et fops
D’autres familles chimiques comme les aryloxyphénoxypropionates dénommés « fops » (diclofop-méthyl, fluazifopbutyl) et les cyclohexanediones oximes dénommés « dimes » (dimescléthodime, cycloxydime) inhibent la biosynthèse des acides gras en ciblant l'enzyme acétyl-coenzyme A carboxylase (ACCase); ces herbicides foliaires systémiques agissent plus spécifiquement sur l’ACCase présente dans les chloroplastes chez les graminées. Certaines formulations ont été développées pour être appliquées sur les céréales. Toutefois, certaines graminées adventices des céréales comme le vulpin et le ray-grass ont rapidement développé des résistances à ces herbicides.
Clomazone
La clomazone, qui appartient à la famille chimique des isoxazolidinones, est un herbicide racinaire systémique. Absorbée principalement par les racines des jeunes pousses de dicotyédones et de graminées annuelles, elle migre vers les feuilles où elle inhibe la biosynthèse des pigments caroténoïdes, ce qui perturbe la photosynthèse et provoque leur décoloration (blanchiment) puis la mort des plantes. On l'emploie immédiatement après semis en prélevée sur les cultures de pommes de terre, de soja, de colza, de pois protéagineux et sur les cultures maraîchères. Relativement volatile, la clomazone est généralement encapsulée dans un polymère (microcapsules) afin d'être libérée lentement au niveau des racines. Peu persistant dans les sols, la clomazone est rapidement dégradée par voie microbienne.
Colorants nitrés
Autrefois très utilisés, les colorants nitrés sont des dérivés phénoliques (Dinitro-Ortho-Crésol ou DNOC) qui agissent très rapidement par contact en «brulant» les feuilles. Très toxiques pour les animaux et les humains, ils sont désormais interdits dans la plupart des pays notamment en Europe.Arséniate méthylique monosodique (MSMA)
L’arséniate méthylique monosodique (appelé MSMA pour MonoSodium MethaneArsonate en anglais) est un ancien pesticide à base d’arsenic (CH4AsNaO3) qui possède des activités à la fois herbicides, insecticides et fongicides. Herbicide à large spectre, il agit sur de nombreuses graminées et dicotylédones. Bien que l'arsenic soit très toxique pour l'environnement et la santé et que les pesticides arsenicaux soient interdits dans la plupart des pays, le MSMA est encore couramment employé aux États-Unis pour le désherbage du coton, des pelouses, notamment des terrains de golf, et des voies routières.En se dégradant, il libère de l'arsenic inorganique encore plus toxique qui s'accumule dans les sols et qui peut par ruissellement contaminer les nappes phréatiques et les sources d'eau potable. Le MSMA est aussi fortement suspecté d'être cancérigène et perturbateur endocrinien. Aux États-Unis, on le suspecte d'être lié à de nombreux cas de cancers chez les travailleurs des golfs.
Il est à noter que le MSMA a aussi été largement utilisé de 1995 à 2004 comme insecticide en Colombie-britannique pour lutter contre les infestations de dendroctone du pin ponderosa; il s'est montré particulièrement toxique pour les oiseaux forestiers, notamment les pics (Morrissey CA et al, Ecological Applications 2008).
Herbicides de synthèse non sélectifs
Les herbicides non sélectifs ou totaux détruisent la plupart des plantes annuelles et vivaces, à feuilles larges (dicotylédones) ou graminées (monocotylédones), y compris les plantes cultivées, à l'exception de celles qui ont été modifiées génétiquement afin de les tolérer. Ces herbicides totaux agissent par voie foliaire soit par contact (bipyridines, glufosinate d'ammonium) soit de façon systémique (glyphosate, aminotriazole). Ce sont les herbicides les plus utilisés dans le monde.
Bipyridines
Les bipyridines ou bipyridiles (diquat, paraquat) sont des ammoniums quaternaires formés par le couplage de deux hétérocycles pyridiniques (C5H5N). Ces herbicides de contact foliaires non sélectifs agissent très rapidement en inhibant la photosynthèse par diversion des électrons au niveau du photosystème I; en acceptant un électron, ils produisent aussi des ions péroxydes et superpéroxydes très réactifs qui détruisent les membranes cellulaires et entraînent rapidement des «brûlures» et nécroses foliaires. |
| Structure chimique du diclhlorure de paraquat (1,1’–diméthyl-4,4’-bipyridinium) À noter que le paraquat est utilisé sous forme de sels (dichlorure ou méthylsulfate). Crédit :Calvero, licenece Domaine public via Wikimedia Commons |
Développés dans les années 1960, ces désherbants totaux sont encore parmi les herbicides les plus utilisés au monde. On les emploie, entre autres, pour préparer le sol et pour désherber les cultures (maïs, soja, coton) et les plantations tropicales (canne à sucre, bananiers, caféiers, cacaotiers, palmiers à huile, hévéas).
Non biodégradables et persistants, les bipyridines sont fortement adsorbés par les sols, en particulier les sols argileux et ne sont pas lessivés, même après de fortes pluies. Il sont hautement toxiques pour les humains et les animaux, même à très faible dose. Leur très forte toxicité aiguë et chronique les rend particulièrement dangereux pour les agriculteurs et les travailleurs qui les appliquent. De plus, plusieurs études ont établit un lien entre l’exposition chronique au paraquat et des lésions dégénératives semblables à celles causées par la maladie de Parkinson (Tanner CM. et al., Environmental Health Perspectives 2015). Le paraquat, dont il n’existe aucun antidote connu à ce jour, est aussi une des substances les plus utilisées par les agriculteurs pour se suicider, notamment en Asie (Voir les études scientifiques compilées par l'organisation «Déclaration de Berne»). Enfin, leur utilisation massive dans les plantations de canne à sucre et les bananeraies ont suscité de nombreuses controverses. Certains d’entre eux, comme le paraquat, sont interdits par l’Union Européenne depuis 2007.
Glyphosate (Roundup)
Dérivé synthétique de la glycine, un acide aminé naturel, le glyphosate est un herbicide foliaire systémique non sélectif qui perturbe la synthèse des acides aminés aromatiques nécessaires à la croissance des cellules en inhibant la 5-énolpyruvique-shikimate-3-phosphate synthétase (EPS); il n’est actif que lorsqu'il est pulvérisé sur les feuilles dont il provoque le jaunissement rapide. À noter que les formulations commerciales contiennent du polyoxyéthylène amine (POEA), un surfactant qui facilite sa pénétration dans la plante et de ce fait augmente son efficacité. |
| Structure chimique du glyphosate ou acide 2-[(phosphonométhyl)amino]acétique Crédit : Yikrazuul, licence Domaine public via Wikimedia Commons |
Efficace, facile à appliquer et peu coûteux, ce désherbant total est l’herbicide le plus utilisé actuellement dans le monde. Peu rémanent, il permet, entre autres, de semer directement après usage sans travailler le sol (semis direct) et sans effets sur les cultures suivantes. De fait, on l’emploie abondamment autant dans les grandes cultures que dans les jardins et les zones non agricoles.
Le glyphosate est rapidement dégradé dans les sols dont la flore bactérienne est intacte. Toutefois, ses sous-produits de dégradation ne sont pas biodégradables et peuvent donc contaminer le sol et, après lessivage, les cours d'eau et les nappes phréatiques.
Plusieurs variétés de plantes cultivées résistantes au glyphosate comme le soja, le maïs ou le coton, ont été crées par transgenèse. Celles-ci représentaient en 2013 environ 60 % du total des plantes transgéniques commercialisées dans le monde. Les cultures de plantes transgéniques (PGM) résistantes au glyphosate contribuent à son usage massif en agriculture et à l’apparition d’adventices résistantes, notamment des amarantes (Amaranthus spp.) qui menacent désormais l’agriculture dans le sud des Etats-Unis. En Amérique du Sud, son utilisation massive dans les cultures de soja transgéniques (Inf'OGM, 2013) et ses pulvérisations aériennes pour détruire les champs de coca suscitent de nombreuses polémiques et controverses.
Irritant et toxique, le glyphosate a été récemment classé comme cancérigène probable par l’OMS. Il cause, entre autres, des lésions au niveau de l'ADN des cellules humaines in vitro. Par ailleurs, certains adjuvants de l'herbicile commercial "Roundup" comme le POEA seraient toxiques pour les cellules humaines (Mesnage R. et al., Biomedical Research International 2014; Defarge N. et al., 2016 International Journal of Environmental Research and Public Health) et pour les organismes aquatiques, notamment certaines larves d'huîtres (Mottier A. et al., The Journal of Toxicological Sciences 2014).
L'utilisation du glyphosate est de plus en plus contestée, notamment en Europe. Plusieurs organisations non gouvernementales dénoncent que plusieurs études scientifiques démontrant la dangerosité des herbicides à base de glyphosate n'ont pas été retenus dans leur processus d'évaluation (Actu-Environnement, 2017).
Glufosinate d’ammonium
Le glufosinate d’ammonium est un acide phosphonique hémisynthétique (organophosphoré) dérivé d’un peptide naturel, la phosphinotricine, qui est synthétisé par des bactéries Actinomycètes du genre Streptomyces. Analogue structurel du glutamate, un acide aminé naturel, il inhibe de façon irréversible la Glutamine synthétase qui est impliqué dans le métabolisme azoté et la photorespiration des végétaux; il provoque, entre autres, une accumulation d’ammoniaque, ce qui provoque une intoxication ammoniacale.Le glufosinate est un herbicide total non sélectif qui agit par contact sur la plupart des plantes annuelles et vivaces. Il est employé pour la maîtrise des repousses et des rejets (avant les semis), le défanage des cultures de pomme de terre (avant la récolte mécanique), le désherbage des plantations d’arbres et des zones non agricoles. Plusieurs plantes comme le soja, le maïs, le colza, le riz ou le coton ont été génétiquement modifiées par transgenèse pour tolérer le glufosinate.
Facilement dégradé par les microorganismes, le glufosinate est très peu rémanent dans les sols. Peu toxique pour les oiseaux et les abeilles, il est en revanche assez toxique pour certains auxiliaires de la lutte biologiques. En raison de son analogie avec le glutamate, qui est aussi un important neurotransmetteur excitateur dans le système nerveux central, il peut être dangereux chez les humains, notamment à doses élevées.
Aminotriazoles
L'amitrole ou aminotriazole (3-Amino-1,2,4-triazole) est un herbicide total systémique appartenant à la famille des triazoles qui est proche chimiquement de celle des triazines. Toutefois, il agit comme la clomazone (famille des isoxazolidinones) en inhibant la biosynthèse des pigments caroténoïdes, ce qui perturbe la photosynthèse et provoque la décoloration des feuilles (blanchiment); contrairement à la clomazone, l'amitrole pénètre dans la plante par voie foliaire. Il sert surtout à désherber les zones non agricoles, les marais et les fossés de drainage et à lutter contre les adventives vivaces à racines profondes (chiendents) dans les vergers et les vignes.Peu persistant dans les sols, il est rapidement dégradé par voie microbienne. Suspecté d'être cancérigène, son emploi est restreint aux zones non cultivées aux États-Unis. Il pourrait être interdit prochainement en Europe.
Herbicides organiques naturels
Peu d’herbicides organiques naturels sont présentement disponibles pour remplacer les herbicides de synthèse; ces bioherbicides à faible impact sont principalement destinés au marché domestique (jardins et potagers privés) et à l'agriculture biologique. Parmi les plus intéressants, on trouve la farine de gluten de maïs, les acides pélargonique et caprique et l'acide acétique.
Gluten de maïs
Des bioherbicides à base de gluten de maïs sont disponibles en horticulture pour empêcher la germination des pissenlits, des digitaires et d'autres plantes (amarante, plantain, chénopode) sur les pelouses bien établies ou dans les jardins potagers (espacepourlavie.ca/farine-de-gluten-de-mais); Non toxique pour les humains et les insectes auxiliaires, le gluten, qui est composé de protéines azotées insolubles, inhibe la formation des racines des plantes indésirables et fournit un apport d’azote dans le sol. On l'utilise donc à titre préventif en prélevée pour inhiber la germination des graines.Selon les formulations commerciales, le gluten de maïs est disponible sous forme de farine ou d'un liquide visqueux. Il peut être appliqué directement sur les pelouses au moyen d'un épandeur ou être incorporée dans la terre avant la plantation de plantes potagères.
| L'allélopathie, une nouvelle voie pour maîtriser les adventices Plusieurs plantes ont la capacité de synthétiser et de diffuser dans leur environnement par volatilisation ou exsudation racinaire des composés organiques qui inhibent la germination ou la croissance de plantes voisines d'espèces différentes. Cette interaction chimique entre plantes appelé allélopathie joue un rôle important dans la compétition interspécifique pour les ressources de l'environnement chez les végétaux. Elle offre aussi des perspectives intéressantes pour la gestion des adventices, notamment pour réduire l'utilisation des herbicides synthétiques et développer de nouveaux herbicides naturels. Les composés allélopathiques sont des métabolites secondaires (non essentiels au métabolisme général des plantes), tels que des flavonoïdes, des quinones, des acides phénoliques (acide salicylique) ou des terpénoïdes (eucalyptol). En particulier, les Labiées produisent des huiles essentielles qui pourraient servir de bioherbicides. L'effet allélopathique peut être utilisé directement en cultivant des plantes intercalaires ou indirectement en enfouissant certaines plantes ou produits végétaux qui en se décomposant libèrent des huiles essentielles aux propriétés herbicides. L'installation de plantes de couverture ou l'épandage de résidus végétaux permet en outre de protéger le sol contre l'érosion, d'augmenter son taux de matière organique et sa capacité de rétention de l'eau; ils sont une composante essentielle de l'agriculture de conservation qui exclut le labour. Pour en savoir plus : - Utilisation des cultures allélopathiques pour maîtriser les mauvaises herbes (Organic Agriculture Centre of Canada, 2012) - Utilisation de cultures à huile essentielle comme désherbant en productions végétales biologiques (MAPAQ, 2012) |
Acides gras et savons herbicides
Composés de sels de potassium d'acides gras d'origine animale ou végétale, les savons herbicides agissent par contact en détruisant la couche cireuse qui protège les plantes contre la dessiccation. On les utilise surtout contre les mousses, les lichens et les algues sur les structures et les surfaces inertes (trottoirs, patios, charpentes de bois,toitures) mais aussi sur les pelouses.En particulier, les bioherbicides à base de mélange d’acide gras saturés d’origine végétale (acide nonanoïque ou pélargonique) et animale (acide caprique ou décanoïque) sont efficaces pour éliminer diverses plantes telles que les amarantes et les chénopodes avant la plantation des semis (espacepourlavie.ca).
Facilement biodégradables et sans risques pour les humains, les acides gras et savons peuvent en outre être modérément toxiques pour certains insectes et légèrement toxiques pour les oiseaux ou les poissons.
Il est à noter que certaines formulations commerciales peuvent contenir des adjuvants synthétiques comme de l'hydrazine maléique, un régulateur de croissance.
Acide acétique
L’acide acétique, un constituant du vinaigre obtenu par fermentation bactérienne, est surtout connu pour ses propriétés désinfectantes. À concentration élevée, il possède aussi une action herbicide non sélective très rapide; comme les acides gras, il agit par contact en détruisant la couche cireuse qui protège les plantes contre la dessiccation. Des herbicides à base d’acide acétique concentré sont disponibles pour éliminer de façon ponctuelle les plantes à feuilles larges (dicotylédones) et certaines graminées annuelles dans les jardins, les allées, les trottoirs ou le long des bâtiments; l’acide acétique doit être pulvérisé directement sur les plantes ciblées en évitant les éclaboussures sur les plantes voisines (espacepourlavie.ca/acide-acetique). Son efficacité est limité, car il ne détruit pas les racines et les vivaces peuvent donc repousser. L’acide acétique est peu toxique pour les humains et l’environnement mais peut être corrosif aux concentrations utilisées. Il est à noter que l’acide acétique de ces herbicides est souvent produit de façon synthétique par carbonylation du méthanol.
Herbicides inorganiques
De nos jours, l'usage des herbicides inorganiques est très limité. On trouve principalement le chlorate de sodium et quelques produits à base de fer.Chlorate de sodium
Produit par électrolyse d'une saumure, le chlorate de sodium (NaClO3) est un puissant oxydant qui peut être employé comme herbicide systémique racinaire pour détruire les plantes fortement enracinées et pour dévitaliser les souches. On s'en sert aussi comme agent de blanchiment des pâtes à papier. Cet herbicide peu sélectif et peu toxique pour les humains est toutefois de moins en moins utilisés en raison des risques d’explosion dus à ses propriétés oxydantes (comburant).Fer et sulfate de fer
Le fer, lié à un agent chélateur comme l’acide hydroxyéthylènediaminetriacétique (HEDTA), sert à l'entretien des pelouses en détruisant les dicotylédones (plantes à feuilles larges). Non toxique, il est généralement autorisé en agriculture biologique. À noter que le chélateur HEDTA sert à faire pénétrer le fer dans les plantes.Présent sous forme de minéraux naturels, le sulfate de fer (FeSO4) est employé comme herbicide de contact pour éliminer les mousses dans les pelouses et pour préserver le bois.
Les chélates de fer (fer-HETDA) et le sulfate de fer sont aussi employés en viticulture et en horticulture pour prévenir les carences des plantes en fer (chlorose ferrique), notamment dans les sols calcaires ou alcalins; le calcaire empêche les plantes d'assimiler le fer qui est un micronutriment essentiel à la croissance des plantes. La chlorose se manifeste par une décoloration plus ou moins prononcée des feuilles due à un manque de chlorophylle; bien qu'il ne soit pas un composant de la chlorophylle, le fer est indispensable à sa synthèse.
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| Symptômes de la chlorose ferrique sur une jeune feuille de tomate (la décoloration se produit entre les veines). Crédit photo : Gerald Holmes, California Polytechnic State University at San Luis Obispo, Bugwood.org., licence CC BY-NC 3.0 |
Chlorure de sodium
Au Québec, le chlorure de sodium (NaCl), qui n'est autre que le sel de cuisine, est employé comme alternative aux herbicides de synthèse dans les zones de villégiatures, les parcs et les lieux publics, pour maîtriser l'herbe à la puce (Toxicodendron radicans) et l'herbe à poux (Ambrosia artemisiifolia), deux plantes qui causent des problèmes de santé publique (respectivement des dermites et des allergies).Les plantes ciblées sont traitées en les arrosant avec une solution saline concentrée qui provoque une déshydratation rapide et l'assèchement du feuillage. Des essais réalisés au Parc d'Oka ont permis d'éliminer en quelques arrosages seulement les colonies d'herbes à la puce sans qu'aucune accumulation de sel ou qu'aucuns effets indésirables pour la flore avoisinante ne soient constatés (Meilleur A., Le Naturaliste Canadien 2009). Le sel est néanmoins phytotoxique pour d'autres plantes comme le trèfle blanc ou le pissenlit.
Olivier Peyronnet
Dernière mise à jour : novembre 2017
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