Cette étude a évalué la létalité, la sublétalité et la toxicité des pesticides commerciaux.cyperméthrineFormulations sur des têtards anoures. Dans le test aigu, des concentrations de 100 à 800 μg/L ont été testées pendant 96 h. Dans le test chronique, des concentrations naturelles de cyperméthrine (1, 3, 6 et 20 μg/L) ont été testées pour la mortalité, suivies d'un test du micronoyau et d'anomalies nucléaires des globules rouges pendant 7 jours. La CL50 de la formulation commerciale de cyperméthrine pour les têtards était de 273,41 μg L−1. Dans le test chronique, la concentration la plus élevée (20 μg L−1) a entraîné une mortalité supérieure à 50 %, car elle a tué la moitié des têtards testés. Le test du micronoyau a montré des résultats significatifs à 6 et 20 μg L−1 et plusieurs anomalies nucléaires ont été détectées, indiquant que la formulation commerciale de cyperméthrine a un potentiel génotoxique contre P. gracilis. La cyperméthrine présente un risque élevé pour cette espèce, ce qui indique qu'elle peut causer de multiples problèmes et affecter la dynamique de cet écosystème à court et à long terme. Par conséquent, on peut conclure que les formulations commerciales de cyperméthrine ont des effets toxiques sur P. gracilis.
En raison de l’expansion continue des activités agricoles et de l’application intensive delutte antiparasitairemesures, les animaux aquatiques sont fréquemment exposés aux pesticides1,2. La pollution des ressources en eau à proximité des champs agricoles peut affecter le développement et la survie d'organismes non ciblés tels que les amphibiens.
Les amphibiens jouent un rôle de plus en plus important dans l'évaluation des matrices environnementales. Les anoures sont considérés comme de bons bioindicateurs des polluants environnementaux en raison de leurs caractéristiques uniques telles que des cycles de vie complexes, des taux de croissance larvaire rapides, un statut trophique, une peau perméable10,11, une dépendance à l'eau pour la reproduction12 et des œufs non protégés11,13,14. La petite grenouille d'eau (Physalaemus gracilis), communément appelée grenouille pleureuse, s'est avérée être une espèce bioindicatrice de la pollution par les pesticides4,5,6,7,15. L'espèce est présente dans les eaux stagnantes, les zones protégées ou les zones à habitat variable en Argentine, en Uruguay, au Paraguay et au Brésil1617 et est considérée comme stable par la classification de l'UICN en raison de sa large répartition et de sa tolérance à différents habitats18.
Français Des effets sublétaux ont été signalés chez les amphibiens après exposition à la cyperméthrine, notamment des changements comportementaux, morphologiques et biochimiques chez les têtards23,24,25, une mortalité et un temps de métamorphose modifiés, des changements enzymatiques, une diminution du succès d'éclosion24,25, une hyperactivité26, une inhibition de l'activité de la cholinestérase27 et des changements dans les performances de nage7,28. Cependant, les études sur les effets génotoxiques de la cyperméthrine chez les amphibiens sont limitées. Par conséquent, il est important d'évaluer la sensibilité des espèces d'anoures à la cyperméthrine.
La pollution environnementale affecte la croissance et le développement normaux des amphibiens, mais l'effet indésirable le plus grave est la lésion génétique de l'ADN causée par l'exposition aux pesticides13. L'analyse de la morphologie des cellules sanguines est un bioindicateur important de la pollution et de la toxicité potentielle d'une substance pour les espèces sauvages29. Le test du micronoyau est l'une des méthodes les plus couramment utilisées pour déterminer la génotoxicité des produits chimiques dans l'environnement30. C'est une méthode rapide, efficace et peu coûteuse qui constitue un bon indicateur de la pollution chimique d'organismes tels que les amphibiens31,32 et peut fournir des informations sur l'exposition aux polluants génotoxiques33.
L’objectif de cette étude était d’évaluer le potentiel toxique des formulations commerciales de cyperméthrine pour les petits têtards aquatiques à l’aide d’un test du micronoyau et d’une évaluation des risques écologiques.
Mortalité cumulée (%) des têtards de P. gracilis exposés à différentes concentrations de cyperméthrine commerciale pendant la période aiguë du test.
Mortalité cumulée (%) des têtards de P. gracilis exposés à différentes concentrations de cyperméthrine commerciale lors d'un test chronique.
Français La mortalité élevée observée était le résultat d'effets génotoxiques chez les amphibiens exposés à différentes concentrations de cyperméthrine (6 et 20 μg/L), comme en témoigne la présence de micronoyaux (MN) et d'anomalies nucléaires dans les érythrocytes. La formation de MN indique des erreurs dans la mitose et est associée à une mauvaise liaison des chromosomes aux microtubules, à des défauts dans les complexes protéiques responsables de l'absorption et du transport des chromosomes, à des erreurs dans la ségrégation des chromosomes et à des erreurs dans la réparation des dommages à l'ADN38,39 et peut être liée au stress oxydatif induit par les pesticides40,41. D'autres anomalies ont été observées à toutes les concentrations évaluées. L'augmentation des concentrations de cyperméthrine a augmenté les anomalies nucléaires dans les érythrocytes de 5 % et 20 % aux doses les plus faibles (1 μg/L) et les plus élevées (20 μg/L), respectivement. Par exemple, des modifications de l'ADN d'une espèce peuvent avoir de graves conséquences sur sa survie à court et à long terme, entraînant un déclin de la population, une altération de la capacité de reproduction, de la consanguinité, une perte de diversité génétique et une modification des taux de migration. Tous ces facteurs peuvent avoir un impact sur la survie et le maintien des espèces42,43. La formation d'anomalies érythroïdes peut indiquer un blocage de la cytokinèse, entraînant une division cellulaire anormale (érythrocytes binucléés)44,45 ; les noyaux multilobés sont des protubérances de la membrane nucléaire comportant plusieurs lobes46, tandis que d'autres anomalies érythroïdes peuvent être associées à une amplification de l'ADN, comme les reins/bulles nucléaires47. La présence d'érythrocytes anucléés peut indiquer une altération du transport de l'oxygène, en particulier dans l'eau contaminée48,49. L'apoptose indique la mort cellulaire50.
Français D'autres études ont également démontré les effets génotoxiques de la cyperméthrine. Kabaña et al.51 ont démontré la présence de micronoyaux et de modifications nucléaires telles que des cellules binucléées et des cellules apoptotiques dans les cellules d'Odontophrynus americanus après exposition à de fortes concentrations de cyperméthrine (5 000 et 10 000 μg L−1) pendant 96 h. L'apoptose induite par la cyperméthrine a également été détectée chez P. biligonigerus52 et Rhinella arenarum53. Ces résultats suggèrent que la cyperméthrine a des effets génotoxiques sur une gamme d'organismes aquatiques et que le test MN et ENA peut être un indicateur d'effets sublétaux sur les amphibiens et peut être applicable aux espèces indigènes et aux populations sauvages exposées à des substances toxiques12.
Français Les formulations commerciales de cyperméthrine présentent un risque environnemental élevé (aigu et chronique), les HQ dépassant le niveau de l'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA)54 qui peut nuire à l'espèce s'il est présent dans l'environnement. Dans l'évaluation du risque chronique, la NOEC pour la mortalité était de 3 μg L−1, confirmant que les concentrations trouvées dans l'eau peuvent présenter un risque pour l'espèce55. La NOEC létale pour les larves de R. arenarum exposées à un mélange d'endosulfan et de cyperméthrine était de 500 μg L−1 après 168 h ; cette valeur a diminué à 0,0005 μg L−1 après 336 h. Les auteurs montrent que plus l'exposition est longue, plus les concentrations nocives pour l'espèce sont faibles. Il est également important de souligner que les valeurs de NOEC étaient plus élevées que celles de P. gracilis au même temps d'exposition, indiquant que la réponse de l'espèce à la cyperméthrine est spécifique à l'espèce. Français De plus, en termes de mortalité, la valeur CHQ de P. gracilis après exposition à la cyperméthrine a atteint 64,67, ce qui est supérieur à la valeur de référence fixée par l'Agence américaine de protection de l'environnement54, et la valeur CHQ des larves de R. arenarum était également supérieure à cette valeur (CHQ > 388,00 après 336 h), indiquant que les insecticides étudiés présentent un risque élevé pour plusieurs espèces d'amphibiens. Considérant que P. gracilis nécessite environ 30 jours pour achever sa métamorphose56, on peut conclure que les concentrations étudiées de cyperméthrine peuvent contribuer au déclin de la population en empêchant les individus infectés d'entrer dans le stade adulte ou reproducteur à un âge précoce.
Français Dans l'évaluation des risques calculés des micronoyaux et d'autres anomalies nucléaires des érythrocytes, les valeurs de CHQ variaient de 14,92 à 97,00, indiquant que la cyperméthrine présentait un risque génotoxique potentiel pour P. gracilis même dans son habitat naturel. Compte tenu de la mortalité, la concentration maximale de composés xénobiotiques tolérable pour P. gracilis était de 4,24 μg L−1. Cependant, des concentrations aussi faibles que 1 μg/L ont également montré des effets génotoxiques. Ce fait peut entraîner une augmentation du nombre d'individus anormaux57 et affecter le développement et la reproduction des espèces dans leurs habitats, entraînant un déclin des populations d'amphibiens.
Français Les formulations commerciales de l'insecticide cyperméthrine ont montré une toxicité aiguë et chronique élevée pour P. gracilis. Des taux de mortalité plus élevés ont été observés, probablement en raison d'effets toxiques, comme en témoigne la présence de micronoyaux et d'anomalies nucléaires des érythrocytes, en particulier des noyaux dentelés, des noyaux lobés et des noyaux vésiculaires. De plus, les espèces étudiées ont montré des risques environnementaux accrus, à la fois aigus et chroniques. Ces données, combinées à des études antérieures de notre groupe de recherche, ont montré que même différentes formulations commerciales de cyperméthrine entraînaient toujours une diminution des activités de l'acétylcholinestérase (AChE) et de la butyrylcholinestérase (BChE) et un stress oxydatif58, et entraînaient des modifications de l'activité de nage et des malformations buccales59 chez P. gracilis, indiquant que les formulations commerciales de cyperméthrine ont une toxicité létale et sublétale élevée pour cette espèce. Hartmann et al. 60 ont constaté que les formulations commerciales de cyperméthrine étaient les plus toxiques pour P. gracilis et une autre espèce du même genre (P. cuvieri) par rapport à neuf autres pesticides. Cela suggère que les concentrations légalement autorisées de cyperméthrine pour la protection de l'environnement pourraient entraîner une mortalité élevée et un déclin démographique à long terme.
Des études complémentaires sont nécessaires pour évaluer la toxicité du pesticide pour les amphibiens, car les concentrations présentes dans l'environnement peuvent entraîner une mortalité élevée et présenter un risque potentiel pour P. gracilis. La recherche sur les espèces d'amphibiens doit être encouragée, car les données sur ces organismes sont rares, en particulier sur les espèces brésiliennes.
Français L'essai de toxicité chronique a duré 168 h (7 jours) dans des conditions statiques et les concentrations sublétales étaient : 1, 3, 6 et 20 μg ai L−1. Dans les deux expériences, 10 têtards par groupe de traitement ont été évalués avec six réplicats, pour un total de 60 têtards par concentration. Pendant ce temps, le traitement à l'eau seule a servi de témoin négatif. Chaque dispositif expérimental était constitué d'une boîte en verre stérile d'une capacité de 500 ml et d'une densité de 1 têtard pour 50 ml de solution. Le flacon était recouvert d'un film de polyéthylène pour empêcher l'évaporation et était continuellement aéré.
Français L'eau a été analysée chimiquement pour déterminer les concentrations de pesticides à 0, 96 et 168 h. Selon Sabin et al. 68 et Martins et al. 69 , les analyses ont été réalisées au Laboratoire d'analyse des pesticides (LARP) de l'Université fédérale de Santa Maria en utilisant la chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse triple quadripôle (Varian modèle 1200, Palo Alto, Californie, États-Unis). La détermination quantitative des pesticides dans l'eau est présentée en tant que matériel supplémentaire (tableau SM1).
Pour le test du micronoyau (MNT) et le test d'anomalie nucléaire des globules rouges (ARN), 15 têtards de chaque groupe de traitement ont été analysés. Les têtards ont été anesthésiés à la lidocaïne à 5 % (50 mg g-170) et des échantillons de sang ont été prélevés par ponction cardiaque à l'aide de seringues héparinées jetables. Des frottis sanguins ont été préparés sur des lames de microscope stériles, séchés à l'air libre, fixés au méthanol à 100 % (4 °C) pendant 2 minutes, puis colorés avec une solution de Giemsa à 10 % pendant 15 minutes à l'obscurité. À la fin du processus, les lames ont été lavées à l'eau distillée pour éliminer l'excès de colorant et séchées à température ambiante.
Français Au moins 1000 globules rouges de chaque têtard ont été analysés à l'aide d'un microscope 100× avec un objectif 71 pour déterminer la présence de MN et d'ENA. Un total de 75 796 globules rouges de têtards ont été évalués en tenant compte des concentrations de cyperméthrine et des témoins. La génotoxicité a été analysée selon la méthode de Carrasco et al. et Fenech et al.38,72 en déterminant la fréquence des lésions nucléaires suivantes : (1) cellules anucléées : cellules sans noyau ; (2) cellules apoptotiques : fragmentation nucléaire, mort cellulaire programmée ; (3) cellules binucléées : cellules à deux noyaux ; (4) bourgeons nucléaires ou cellules bleb : cellules dont les noyaux présentent de petites protubérances de la membrane nucléaire, blebs de taille similaire à des micronoyaux ; (5) cellules caryolysées : cellules avec seulement le contour du noyau sans matériel interne ; (6) cellules entaillées : cellules dont le noyau présente des fissures ou des entailles évidentes, également appelées noyaux réniformes ; (7) cellules lobées : cellules dont les protubérances nucléaires sont plus grandes que les vésicules susmentionnées ; et (8) microcellules : cellules dont le noyau est condensé et le cytoplasme réduit. Les changements ont été comparés aux résultats du témoin négatif.
Les résultats des tests de toxicité aiguë (CL50) ont été analysés à l'aide du logiciel GBasic et de la méthode TSK-Trimmed Spearman-Karber74. Les données des tests chroniques ont été pré-testées pour la normalité des erreurs (Shapiro-Wilks) et l'homogénéité de la variance (Bartlett). Les résultats ont été analysés à l'aide d'une analyse de variance à un facteur (ANOVA). Le test de Tukey a été utilisé pour comparer les données entre elles, et le test de Dunnett a été utilisé pour comparer les données entre le groupe de traitement et le groupe témoin négatif.
Les données LOEC et NOEC ont été analysées à l'aide du test de Dunnett. Les tests statistiques ont été réalisés à l'aide du logiciel Statistica 8.0 (StatSoft) avec un seuil de signification de 95 % (p < 0,05).
Date de publication : 13 mars 2025