Les acaricides sont une classe de pesticides largement utilisés en agriculture, dans l'industrie et dans d'autres secteurs. Ils servent principalement à lutter contre les acariens des cultures et les tiques qui affectent le bétail et les animaux de compagnie. Chaque année, le monde subit d'énormes pertes dues aux acariens. Selon l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO), 80 % des cheptels bovins mondiaux sont infestés par les tiques, ce qui représente un coût économique estimé à 7,3 milliards de dollars par an. En Amérique du Sud, les plants de soja endommagés par l'acarien tétranyque Mononychellus planki McGregor (Acari: Tetranychidae) ont perdu environ 18,28 % de leur rendement. En Chine, près de 40 millions d'acres d'agrumes sont également infestés par Panonychus citri (McGregor). Par conséquent, la demande mondiale d'acaricides augmente d'année en année. Les huit principaux produits acaricides en 2018 étaient : le spirodiclofène, la spirométhicone, le diafenthiuron, le bifénazate, le pyridabène, le propargite, l’hexythiazox et le fenpyroximate. Leurs ventes totales s’élevaient à 572 millions de dollars américains, soit 69,1 % du marché des acaricides. La taille de ce marché devrait atteindre 2 milliards de dollars américains d’ici 2025. Cette croissance est susceptible d’être accentuée par la diminution des terres arables mondiales, la croissance démographique, l’augmentation de la demande en produits naturels et le développement de pratiques agricoles durables.
L'analyse du marché mondial des acaricides révèle que l'acarien rouge, le tétranyque tisserand des agrumes et le tétranyque d'Urmi sont de loin les espèces d'acariens ravageurs les plus importantes sur le plan économique, représentant plus de 80 % du marché. Parmi les autres acariens apparentés figurent les tétranyques pseudo-tétraférents (principalement les tétranyques tisserands), les acariens de la rouille et les acariens gallicoles et des taons. Les légumes et les fruits, notamment les agrumes, la vigne, le soja, le coton et le maïs, constituent les principales cultures auxquelles les acaricides sont appliqués.
Cependant, en raison de leur cycle de vie court, de leur parthénogenèse, de leurs mécanismes métaboliques uniques et de leur forte capacité d'adaptation à l'environnement, les acariens herbivores tels que les tétranyques et les acariens à griffes pan ont vu leur résistance aux acaricides croître rapidement. Les acariens représentent 3 des 12 arthropodes résistants recensés. À l'échelle mondiale, les acaricides chimiques conventionnels, tels que les organophosphorés, les carbamates, les organochlorés et les pyréthroïdes, restent prédominants. Bien que des acaricides à haute efficacité, comme le bifénazate et l'acétafénac, soient apparus ces dernières années, le problème de l'homogénéisation des acaricides demeure important. L'utilisation prolongée et non scientifique de ces produits a entraîné le développement, chez la plupart des acariens herbivores, de divers degrés de résistance aux acaricides chimiques disponibles sur le marché, réduisant ainsi considérablement leur efficacité. Par ailleurs, face à l'attention croissante portée aux enjeux environnementaux et à l'essor progressif de l'agriculture biologique, la demande mondiale de produits naturels pour la protection des cultures a fortement augmenté. De ce fait, le développement d'acaricides biologiques sûrs, efficaces, respectueux de l'environnement, moins nocifs pour les auxiliaires de culture et présentant une faible propension à induire des résistances est devenu indispensable.
Partant de ce constat, il est urgent que l'industrie et le développement industriel tirent pleinement parti des atouts de la Chine en matière de ressources biologiques afin de promouvoir la recherche, le développement et l'application des acaricides biologiques.
1. Contexte de la recherche sur les alcaloïdes du vératrotrol
L'hellébore, également connue sous le nom d'oignon des montagnes ou hellébore noir, est une plante médicinale vivace. En Chine, où elle est utilisée comme plante insecticide indigène, ses rhizomes sont souvent récoltés pendant leur période de végétation et frits pour obtenir une décoction légère. Cette décoction sert à laver à froid les moutons, les chèvres, les bovins et autres animaux d'élevage, et à lutter contre les larves de mouches domestiques et autres parasites. Des chercheurs ont ensuite découvert que l'hellébore possède également une bonne efficacité contre d'autres ravageurs. Par exemple, l'extrait d'acétate d'éthyle de rhizome de Veratrum présente une bonne activité insecticide sur les larves de deuxième et troisième stade de Plutella xylostella, tandis que l'extrait d'alcaloïdes vératrol a un effet létal sur les adultes et les larves de quatrième stade de la blatte germanique. Par ailleurs, les chercheurs ont également constaté que différents extraits de rhizome de Veratrum possèdent une bonne activité acaricide, parmi lesquels l'extrait éthanolique est plus efficace que l'extrait chloroformique, lui-même plus efficace que l'extrait n-butanolique.
Cependant, l'extraction des principes actifs représente un défi de taille. Les chercheurs chinois utilisent généralement l'extraction par ultrasons au chloroforme alcalinisé à l'ammoniaque, l'extraction aqueuse, l'extraction par percolation à l'éthanol et l'extraction au CO₂ supercritique pour obtenir les substances actives des rhizomes de veratrum. Parmi ces méthodes, l'extraction par ultrasons au chloroforme alcalinisé à l'ammoniaque, bien que présentant un taux d'extraction relativement élevé, consomme une grande quantité de chloroforme, un solvant toxique. L'extraction aqueuse, quant à elle, nécessite de nombreuses extractions, une forte consommation d'eau et présente un faible taux d'extraction. L'extraction au CO₂ supercritique, utilisée pour extraire les alcaloïdes de vératroline, offre non seulement un taux d'extraction élevé et préserve l'intégrité des principes actifs, mais améliore également considérablement l'activité médicinale et la pureté des produits obtenus. De plus, le CO₂ produit, non toxique et sans solvant, est sans danger pour l'homme et l'environnement, ce qui contribue à réduire la pollution environnementale causée par les méthodes d'extraction traditionnelles. Cette technique est ainsi reconnue comme l'une des meilleures technologies d'extraction et de séparation des principes actifs des plantes médicinales. Cependant, le processus de production risqué et le coût élevé freinent son application industrielle à grande échelle.
2. Progrès de la recherche et du développement des alcaloïdes du vératrotrol
Étude sur la technologie d'extraction du vératre. La technologie de co-extraction repose principalement sur le vératre, plante médicinale traditionnelle chinoise, complétée par des matières premières naturelles. La vératrotoïne et plusieurs autres principes actifs sont préparés simultanément. Différents solvants sont utilisés en continu pour extraire les matières premières végétales, optimisant ainsi la purification et la précipitation des principes actifs par étapes. On obtient ainsi, à partir d'un même lot de matières premières, des composés aux fonctionnalités différentes ou similaires. Cette technique améliore significativement le taux d'utilisation des matières premières végétales, réduit les coûts de production et renforce la compétitivité sur le marché.
Étude du mécanisme d'action des substances actives du vératrum. L'extrait de rhizome de vératrol est un mélange contenant plus de dix principes actifs, dont le vératrol, le resvératrol, la vératrotoïne, la cyclopamine et l'oxyde de resvératrol. Il agit sur le système nerveux des insectes nuisibles.
D'après les études, sa toxicité repose sur l'ouverture des canaux Na+ voltage-dépendants, qui à leur tour activent les canaux Ca2+ voltage-dépendants, entraînant la libération de neurotransmetteurs. Les canaux ioniques sodiques voltage-dépendants jouent un rôle essentiel dans la signalisation neuronale et musculaire. Les composants actifs de l'extrait de vératre peuvent perturber le courant des canaux ioniques sodiques, modifiant ainsi la perméabilité membranaire et provoquant des tremblements, un choc et, à terme, la mort.
Parallèlement, des chercheurs français ont rapporté que les alcaloïdes de vératroline peuvent également inhiber de manière non compétitive l'acétylcholinestérase (AChE) des insectes. Grâce à leur mécanisme d'action original, les alcaloïdes de vératroline peuvent induire une attaque multisite. Les acariens peinent à s'adapter à ces médicaments à action multiple par des modifications structurales, ce qui rend difficile le développement d'une résistance.
Technologie de préparation d'extrait de rhizome d'hellébore à 0,1 % CE. Grâce à une technologie d'extraction avancée et à une excellente technique de préparation, la faible tension superficielle de l'extrait permet un enrobage rapide du corps de l'insecte, favorisant la pénétration et l'absorption de la solution et renforçant l'efficacité des principes actifs. Sa bonne dispersibilité dans l'eau garantit une solution transparente et homogène après dispersion. Diluée 1000 fois, la toile est complètement imbibée en 44 secondes, assurant une pénétration rapide. Les données de stabilité par diffusion multiple de la lumière ont démontré l'excellente stabilité de la préparation d'extrait de rhizome de vératre à 0,1 % CE, la rendant parfaitement adaptée à diverses applications sur le terrain.
Progrès de la recherche sur la technologie d'application de l'extrait de rhizome de vératre à 0,1 % CE
Cette nouvelle technologie a considérablement amélioré la rapidité d'action du médicament. Par rapport à la technologie précédente, le produit contient moins d'un seul ingrédient. Grâce à un procédé unique, les ingrédients sont plus abondants et l'effet synergique est plus marqué.
En parallèle, son utilisation conjointe avec les pesticides chimiques existants permet, premièrement, de réduire significativement la population d'acariens rouges, de diminuer la quantité de pesticides chimiques et d'améliorer l'efficacité du contrôle. En résumé, lors d'une forte infestation d'acariens Panonychus sur les agrumes à Hezhou, dans la province du Guangxi, en Chine, la pulvérisation d'un extrait de rhizome de Veratrum à 0,1 % CE associé à 30 % d'étoxazole s'est avérée efficace en 20 minutes : aucun insecte vivant n'a été observé 3 jours après l'application, et l'efficacité du contrôle s'est maintenue à plus de 95 % 11 jours après l'application. Au stade précoce d'une infestation d'acariens Panonychus sur les oranges Navel de Ruijin, dans la province du Jiangxi, l'application d'un extrait de rhizome de Veratrum à 0,1 % CE associé à 30 % de bifénazate de tétramizine a entraîné la mort de tous les insectes 1 jour après l'application, et aucun insecte vivant n'a été observé 3 jours après l'application. L'efficacité du contrôle avoisinait les 99 % après 16 jours.
Les résultats des bioessais en plein champ mentionnés ci-dessus montrent que, que la population initiale d'acariens rouges soit faible ou élevée, l'extrait de rhizome de Veratella vulgaris, utilisé seul ou en association avec des agents chimiques, permet de réduire la population initiale de ces vers et d'améliorer l'efficacité des pesticides chimiques. Il a démontré une excellente efficacité. Par ailleurs, l'extrait de rhizome d'hellébore, issu de plantes, est sans danger à la concentration recommandée pour une utilisation pendant les phases de bourgeonnement, de floraison et de jeune fructification de la plupart des plantes, sans incidence sur le développement des pousses, des fleurs et des fruits. Il est sans danger et respectueux de l'environnement pour les organismes non ciblés, tels que les ennemis naturels des acariens, et ne présente aucune résistance croisée avec les insecticides et acaricides existants. Il est particulièrement adapté à la lutte intégrée contre les acariens (LIP). Grâce à la réduction de l'utilisation des pesticides chimiques, les résidus de pesticides tels que l'étoxazole, le spirodiclofène et le bifénazate dans les agrumes sont pleinement conformes aux normes nationales chinoises de sécurité alimentaire relatives aux limites maximales de résidus de pesticides dans les aliments, ainsi qu'aux normes européennes et américaines en vigueur. Ces dernières constituent une garantie solide pour la sécurité alimentaire et la qualité des produits agricoles.
La technologie d'édition génomique favorise l'industrialisation de l'hellébore
L'hellébore est une plante médicinale courante, une herbacée vivace de la famille des Liliacées. Elle pousse en montagne, en forêt ou dans les buissons. On la trouve notamment au Shanxi, au Hebei, au Henan, au Shandong, au Liaoning, au Sichuan et au Jiangsu, ainsi que dans d'autres régions de Chine. Elle y est abondante à l'état sauvage. Selon les études, la production annuelle d'hellébore médicinale avoisine les 300 à 500 tonnes. Il existe de nombreuses variétés, telles que l'hellébore commun, l'hellébore de Xing'an, l'hellébore de Maosu et l'hellébore de Guling, chacune ayant ses propres principes actifs.
Grâce au développement rapide des biotechnologies et aux recherches approfondies sur les plantes médicinales issues de l'hellébore, l'utilisation du génie génétique pour améliorer les espèces médicinales et la domestication artificielle des espèces sauvages ont progressé par étapes. La culture artificielle de variétés d'hellébore permettra de réduire considérablement l'impact de l'exploitation des ressources génétiques sauvages et favorisera l'industrialisation de cette plante dans les secteurs agricole et médical.
À l'avenir, les extraits naturels de rhizome d'hellébore, issus de plantes médicinales, devraient permettre de réduire progressivement l'utilisation d'acaricides chimiques traditionnels et d'améliorer la qualité et la sécurité des produits agricoles, ainsi que l'environnement agricole et la biodiversité.
Date de publication : 8 août 2022