L'augmentation de la production alimentaire est indispensable pour répondre aux besoins de la population mondiale. À cet égard, les pesticides font partie intégrante des pratiques agricoles modernes visant à accroître les rendements. L'utilisation généralisée de pesticides de synthèse en agriculture est responsable d'une grave pollution environnementale et de problèmes de santé publique. Les pesticides peuvent s'accumuler sur les membranes cellulaires humaines et altérer les fonctions de l'organisme par contact direct ou par ingestion d'aliments contaminés, ce qui constitue une cause importante de problèmes de santé.
Les paramètres cytogénétiques utilisés dans cette étude ont révélé un profil cohérent indiquant que l'ométhoate exerce des effets génotoxiques et cytotoxiques sur les méristèmes de l'oignon. Bien que la littérature existante ne fournisse pas de preuves formelles des effets génotoxiques de l'ométhoate sur l'oignon, de nombreuses études ont examiné ses effets génotoxiques sur d'autres organismes tests. Dolara et al. ont démontré que l'ométhoate induisait une augmentation dose-dépendante du nombre d'échanges de chromatides sœurs dans les lymphocytes humains in vitro. De même, Arteaga-Gómez et al. ont démontré que l'ométhoate réduisait la viabilité cellulaire des kératinocytes HaCaT et des cellules bronchiques humaines NL-20, et les dommages génotoxiques ont été évalués par le test des comètes. Par ailleurs, Wang et al. ont observé un allongement des télomères et une susceptibilité accrue au cancer chez les travailleurs exposés à l'ométhoate. Enfin, en appui à la présente étude, Ekong et al. Cette étude a démontré que l'ométhoate (analogue oxygéné de l'ométhoate) induit une diminution de l'indice mitotique (IM) chez *A. cepa* et provoque la lyse cellulaire, la rétention et la fragmentation chromosomiques, l'élongation et l'érosion nucléaires, la maturation prématurée des chromosomes, le regroupement des chromosomes en métaphase, la condensation nucléaire, l'adhérence anaphasique et des anomalies des ponts anaphasiques et de la métaphase C. La diminution de l'IM après traitement à l'ométhoate pourrait être due à un ralentissement de la division cellulaire ou à l'incapacité des cellules à achever leur cycle mitotique. En revanche, l'augmentation du nombre de micronoyaux (MN), des anomalies chromosomiques et de la fragmentation de l'ADN indique que la diminution de l'IM est directement liée à des lésions de l'ADN. Parmi les anomalies chromosomiques détectées, les chromosomes collants étaient les plus fréquentes. Cette anomalie, hautement toxique et irréversible, est causée par l'adhérence physique de protéines chromosomiques ou par une perturbation du métabolisme des acides nucléiques. Elle pourrait également résulter de la dissolution de protéines encapsulant l'ADN chromosomique, pouvant entraîner la mort cellulaire42. La présence de chromosomes libres suggère une possible aneuploïdie43. De plus, des ponts chromosomiques se forment par cassure et fusion de chromosomes et de chromatides. La formation de fragments conduit directement à la formation de micronoyaux (MN), ce qui concorde avec les résultats du test des comètes de la présente étude. La distribution hétérogène de la chromatine est due à un défaut de séparation des chromatides en fin de mitose, entraînant la formation de chromosomes libres44. Le mécanisme exact de la génotoxicité de l'ométhoate reste inconnu ; cependant, en tant que pesticide organophosphoré, il peut interagir avec des composants cellulaires tels que les nucléobases ou endommager l'ADN en générant des espèces réactives de l'oxygène (ERO)45. Ainsi, les pesticides organophosphorés peuvent provoquer l'accumulation de radicaux libres hautement réactifs, notamment O2−, H2O2 et OH−, qui peuvent réagir avec les bases de l'ADN des organismes, causant ainsi des dommages à l'ADN directement ou indirectement. Il a également été démontré que ces ERO endommagent les enzymes et les structures impliquées dans la réplication et la réparation de l'ADN. En revanche, il a été suggéré que les pesticides organophosphorés subissent un processus métabolique complexe après ingestion par l'homme, impliquant de multiples enzymes. Cette interaction entraînerait l'implication de diverses enzymes et des gènes les codant dans les effets génotoxiques de l'ométhoate40. Ding et al.46 ont rapporté que les travailleurs exposés à l'ométhoate présentaient une augmentation de la longueur des télomères, associée à l'activité de la télomérase et au polymorphisme génétique. Cependant, bien que l'association entre les enzymes de réparation de l'ADN induites par l'ométhoate et le polymorphisme génétique ait été élucidée chez l'homme, cette question reste sans réponse chez les plantes.
Les mécanismes de défense cellulaire contre les espèces réactives de l'oxygène (ERO) sont renforcés non seulement par des processus antioxydants enzymatiques, mais aussi non enzymatiques. Parmi ces derniers, la proline libre est un antioxydant non enzymatique important chez les plantes. Des concentrations de proline jusqu'à 100 fois supérieures aux valeurs normales ont été observées chez des plantes stressées56. Les résultats de cette étude concordent avec ceux33 qui ont rapporté des concentrations élevées de proline dans des plantules de blé traitées à l'ométhoate. De même, Srivastava et Singh57 ont également observé que l'insecticide organophosphoré malathion augmentait les concentrations de proline chez l'oignon (A. cepa) et accroissait également l'activité de la superoxyde dismutase (SOD) et de la catalase (CAT), réduisant ainsi l'intégrité membranaire et provoquant des lésions de l'ADN. La proline est un acide aminé non essentiel impliqué dans divers mécanismes physiologiques, notamment la formation de la structure des protéines, la détermination de leur fonction, le maintien de l'homéostasie redox cellulaire, la neutralisation de l'oxygène singulet et des radicaux hydroxyles, le maintien de l'équilibre osmotique et la signalisation cellulaire57. De plus, la proline protège les enzymes antioxydantes, maintenant ainsi l'intégrité structurale des membranes cellulaires58. L'augmentation des taux de proline dans les oignons après exposition à l'ométhoate suggère que l'organisme utilise la proline sous forme de superoxyde dismutase (SOD) et de catalase (CAT) pour se protéger contre la toxicité induite par les insecticides. Cependant, à l'instar du système antioxydant enzymatique, il a été démontré que la proline est insuffisante pour protéger les cellules de l'apex racinaire de l'oignon contre les dommages causés par les insecticides.
Une analyse bibliographique a révélé l'absence d'études sur les dommages anatomiques causés aux racines des plantes par les insecticides à base d'ométhoate. Cependant, les résultats d'études antérieures portant sur d'autres insecticides concordent avec ceux de la présente étude. Çavuşoğlu et al.67 ont rapporté que les insecticides thiaméthoxames à large spectre induisaient des dommages anatomiques aux racines d'oignon, tels que nécrose cellulaire, altération du tissu vasculaire, déformation cellulaire, altération de la couche épidermique et anomalies de la forme des noyaux méristématiques. Tütüncü et al.68 ont indiqué que trois doses différentes d'insecticides méthiocarbes provoquaient une nécrose, des lésions des cellules épidermiques et un épaississement de la paroi cellulaire corticale des racines d'oignon. Dans une autre étude, Kalefetoglu Makar36 a constaté que l'application d'insecticides à base d'avermectine à des doses de 0,025 ml/L, 0,050 ml/L et 0,100 ml/L provoquait une altération du tissu conducteur, une déformation des cellules épidermiques et un aplatissement des noyaux dans les racines d'oignon. La racine constitue la porte d'entrée des substances chimiques nocives dans la plante et représente également le site le plus sensible à leurs effets toxiques. Selon les résultats MDA de notre étude, le stress oxydatif peut entraîner des lésions de la membrane cellulaire. Par ailleurs, il est important de noter que le système racinaire constitue également le premier mécanisme de défense contre ces agressions69. Des études ont montré que les dommages observés au niveau des cellules méristématiques racinaires pourraient être dus au mécanisme de défense de ces cellules, qui empêche l'absorption des pesticides. L'augmentation du nombre de cellules épidermiques et corticales observée dans cette étude résulte probablement d'une réduction de l'absorption des substances chimiques par la plante. Cette augmentation peut entraîner une compression et une déformation physiques des cellules et des noyaux. De plus,70 il a été suggéré que les plantes pourraient accumuler certaines substances chimiques afin de limiter la pénétration des pesticides dans les cellules. Ce phénomène pourrait s'expliquer par une adaptation des cellules des tissus corticaux et vasculaires, au cours de laquelle les parois cellulaires s'épaississent grâce à des substances telles que la cellulose et la subérine pour empêcher l'ométhoate de pénétrer dans les racines.71 Par ailleurs, l'aplatissement des noyaux pourrait résulter d'une compression physique des cellules ou d'un stress oxydatif affectant la membrane nucléaire, ou encore d'une altération du matériel génétique causée par l'application d'ométhoate.
L'ométhoate est un insecticide très efficace et largement utilisé, notamment dans les pays en développement. Cependant, comme pour de nombreux autres pesticides organophosphorés, des inquiétudes persistent quant à son impact sur l'environnement et la santé humaine. Cette étude visait à combler ce manque d'informations en évaluant de manière exhaustive les effets néfastes des insecticides à base d'ométhoate sur une plante couramment testée, *A. cepa*. Chez *A. cepa*, l'exposition à l'ométhoate a entraîné un retard de croissance, des effets génotoxiques, une perte d'intégrité de l'ADN, un stress oxydatif et des lésions cellulaires au niveau du méristème racinaire. Les résultats ont mis en évidence les impacts négatifs des insecticides à base d'ométhoate sur les organismes non ciblés. Cette étude souligne la nécessité d'une plus grande prudence dans l'utilisation des insecticides à base d'ométhoate, d'un dosage plus précis, d'une meilleure sensibilisation des agriculteurs et d'une réglementation plus stricte. De plus, ces résultats constituent un point de départ précieux pour les recherches portant sur les effets des insecticides à base d'ométhoate sur les espèces non ciblées.
Des études expérimentales et des études de terrain sur les plantes et leurs parties (bulbes d'oignon), y compris la collecte de matériel végétal, ont été réalisées conformément aux normes et réglementations institutionnelles, nationales et internationales pertinentes.
Date de publication : 4 juin 2025