Impact de la formulation et du mélange de deux pesticides (mésotrione et tébuconazole) sur leur biodégradation et la croissance de microorganismes

Impact of formulation and mixture of two pesticides (mesotrione and tebuconazole) on their biodegradation and microbial growth

• Auteur / Autrice : Mohamed Youness
• Direction : Pascale Besse-Hoggan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Organique Biologique
• Date : Soutenance le 27/09/2013
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences fondamentales (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Institut de Chimie de Clermont-Ferrand (Aubière, Puy-de-Dôme ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : (ICCF) Institut de Chimie de Clermont-Ferrand
• Jury : Président / Présidente : Isabelle Batisson
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bruno Combourieu, Fabrice Martin-Laurent
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bruno Combourieu, Fabrice Martin-Laurent

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pesticides

Herbicides

Mots clés libres

Mésotrione

Tébuconazole

Callisto®

Balmora®

Biodégradation

Croissance

Impact

Toxicité

Mélanges

Métabolites

Adjuvants

Mesotrione

Tebuconazole

Callisto®

Balmora®

Biodegradation

Microbial growth

Impact

Toxicity

Mixtures

Metabolites

Additives

Résumé

Parmi les stratégies visant à réduire l’utilisation de pesticides, l’augmentation de l’efficacité des matières actives par du design de formulations ou par l’utilisation de cocktails de pesticides, épandus chacun à plus faible dosage, est une piste très suivie. Cependant, l’influence de mélanges de molécules sur le devenir, le comportement et la toxicité de chacune d’elle individuellement n’a été que rarement décrite. Nous avons donc étudié l’impact des formulations et du mélange d’un herbicide, la mésotrione, et d’un fongicide, le tébuconazole, sur leur biodégradation respective, en termes de cinétiques et de modulations de voies métaboliques de dégradation, mais aussi sur la croissance de différents microorganismes dégradant ou non. Un schéma général de biodégradation de la mésotrione commun à de nombreux microorganismes, Gram positif et négatif, a été proposé conduisant, dans nos conditions, à l’accumulation d’un métabolite, l’AMBA. L’étude comparée avec la formulation (Callisto®) a montré une forte influence des adjuvants sur la cinétique de biodégradation de la mésotrione, allant d’une forte inhibition pour les souches Gram positif testées jusqu’à une stimulation pour une souche d’E. coli. Pour le tébuconazole, seules 3 souches se sont montrées capables de dissiper ce fongicide et de nouveaux métabolites ont pu être mis en évidence. L’utilisation de la formulation (Balmora®) conduit à des effets variables sur sa biodégradation en fonction de la souche et de la concentration. Cependant, les adjuvants présentent toujours un effet inhibiteur, souvent même fort, sur la croissance des microorganismes testés, en particulier sur les souches bactériennes Gram positif, qui se sont toujours révélées plus sensibles. Les études sur le mélange de ces deux pesticides, purs ou formulés ont mis en évidence la complexité des phénomènes : effets inhibiteurs, neutres et souvent stimulation des cinétiques de biodégradation de chaque pesticide que le microorganisme testé dégrade ou non le composé en question ; effet synergique du mélange de pesticides, purs ou formulé, sur la toxicité.

Among the strategies aiming to reduce the use of pesticides, the increase in active ingredient efficiency by formulation design or pesticide mixture (each one being spread at a lower dose) is a well-established approach. Nevertheless, the effect of chemical mixture on the fate, behaviour and toxicity of each compound has not been widely studied. The impact of formulation and mixture of a herbicide, mesotrione, and a fungicide, tebuconazole, on their own biodegradation, in terms of kinetics and metabolic pathway, but also on microbial growth of several microbial strains degrading- or not was studied. A biodegradative pathway for mesotrione common to several Gram-positive and Gram-negative bacteria was proposed, leading under our conditions, to the accumulation of AMBA metabolite. The comparison with the formulation Callisto® showed a high effect of additives on the kinetics of mesotrione biodegradation, ranging from a strong inhibition for the Gram positive strains to stimulation for a strain of E. coli. For tebuconazole, only three bacteria were found capable of dissipating this fungicide and new metabolites were identified. The use of the formulation Balmora® lead to variable effects on tebuconazole biodegradation according to the strain and its concentration. Nevertheless, the additives always had an inhibitory effect on microbial growth, in particular on Gram positive bacteria. Studies on mixtures of both pesticides, pure or formulated, showed the complexity of the processes involved: variable effects but often increase of the pesticide biodegradation although the microorganism studied did or did not degrade them; a synergic toxic effect of pure or formulated pesticide mixture on microbial growth.