Impacts des pratiques phytosanitaires utilisées en vergers de pommiers sur les organismes non cibles

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1 Impacts des pratiques phytosanitaires utilisées en vergers de pommiers sur les organismes non cibles Magali RAULT Séverine SUCHAIL, Christophe MAZZIA, Yvan CAPOWIEZ, Myriam SIEGWART, Fatina JOUNI, Adrien LE NAVENANT, Laure MALAGNOUX Biomarqueurs et Bioindicateurs Environnementaux IMBE / UAPV - Avignon

2 Vergers de pommiers et plan ECOPHYTO Situation préoccupante 1% de Surface agricole 21% des insecticides utilisés IFT élevé (36 en moyenne) >1 par semaine d Avril à Fin Aout Résistance ì ì Insecticides neurotoxiques 2

3 Vergers de pommiers et plan ECOPHYTO rang mondial (consommation de pesticides) - 1 rang Européen (en terme de quantités vendues) rang Européen (en terme de quantité vendues) - 9 rang Européen en utilisation (Kg/ha) De nombreux progrès réalisés mais des améliorations encore possibles Développement de méthodes alternatives 3

4 Les Protections phytosanitaires Réseau de vergers de pommiers en PACA Protections phytosanitaires u MODALITÉ CONVENTIONNELLE (CONV) Prévision des risques avertissements agricoles interventions diffuseur de phéromone u MODALITÉ RAISONNÉE(PFI) Introduction de la confusion sexuelle comme alternative à la lutte chimique contre le carpocapse u MODALITÉ BIOLOGIQUE (BIO) Parcelles en label AB. Pas d intrant de synthèse Virus de la granulose, confusion sexuelle contre le carpocapse 4

5 Les Protections phytosanitaires Réseau de vergers de pommiers en PACA Protections phytosanitaires u MODALITÉ CONVENTIONNELLE (CONV) Prévision des risques avertissements agricoles interventions diffuseur de phéromone u MODALITÉ BIOLOGIQUE (BIO) u MODALITÉ RAISONNÉE(PFI) => Gradient PFI avec nombre de traitements variables => Gradient en AB (Biodynamie) u MODALITÉ BAS-INTRANTS = Vergers expérimentaux 5

6 Réseau de vergers: Basse Vallée de Durance Agriculture Conventionnelle, Raisonnée et Biologique + vergers abandonnés (référence) 70 km 2 au nord des Alpilles 100 vergers de pommiers et poiriers Calendriers de traitements connus 50 vergers utilisés pour l écotoxicologie 6

7 Agrosystèmes & Pesticides Impacts des produits phytosanitaires utilisés en vergers de pommiers Insecticides Neurotoxiques Protéines / Enzymes du système nerveux Acétylcholinestérase AChE 7

8 Agrosystèmes & Pesticides Ecosystème AChE Molécule Perturbation de la transmission neuronale Insecticides Neurotoxiques (OP) Population Cellule BIOINDICATEURS Reproduction Perturbations physiologiques en cascades Croissance Organe Alimentation Troubles du comportement Organisme BIOMARQUEURS 8

9 Agrosystèmes & Pesticides IMPACTS INSECTICIDES Biomarqueurs Biochimiques Démarche Intégrée CORRELATIONS POSSIBLES Comportement Abondance 9

10 Agrosystèmes & Pesticides AChE Rôle fondamental système nerveux Mort de l organisme Effets sub-létaux Insecticide 10

11 Agrosystèmes & Pesticides AChE Rôle fondamental système nerveux Mécanismes de détoxification «Piégeage» Quantité d insecticide circulant PROTECTION de l AChE DIMINUTION DE L IMPACT 11

12 Mécanismes de détoxification Agrosystèmes & Pesticides AChE Rôle fondamental système nerveux Mécanismes de détoxification «Modification et élimination» «Piégeage» Quantité d insecticide circulant PROTECTION de l AChE DIMINUTION DE L IMPACT 12

13 Mécanismes de détoxification Agrosystèmes & Pesticides AChE Rôle fondamental système nerveux Mécanismes de détoxification «Modification et élimination» «Piégeage» RESISTANCE Mutation de la cible 13

14 Agrosystèmes & Pesticides IMPACTS INSECTICIDES Biomarqueurs Biochimiques Quelle espèce? Sensibilité? Comportement Abondance 15

15 SURFACE Quelles espèces choisir? SOL / SURFACE / AIR Sentinelle transplantée Xeropicta derbentina Auxiliaire Forficula auricularia SOL SURFACE d après Sanchez-Hernandez, 2011 Auxiliaire Agalenatea redii Ingénieur du sol Allolobophora chlorotica; Aporrectodea caliginosa; Lumbricus terrestris 15

16 Comportement lié au rôle écologique Eau CO 2 O 2 ; Mat. Org. Rejet / Turricules Racine eau O 2 Activité Echappatoire Evitement de chaleur Activité de prédation Auxiliaire en pommiers Rejet Activité Excavatrice Production de turricules 16

17 Escargot X. derbentina: validation de l AChE au terrain Sentinelle transplantée = pas de passé en présence de pesticides 0,04 AChE activity (U/mg) 0,03 0,02 0,01 ab b ab a ab ab c e d d d T0 = Dépôt d escargots marqués T = 1 mois Récupération aléatoire => Mis en cage! 0 Abandonné AB CONV Laguerre C., Sanchez-Hernandez J.C., Köhler H., Triebskorn R., Capowiez Y., Rault M. & Mazzia C Environ. Pollut. 157:

18 Corrélation AChE/comportement AChE (%) Hauteur (cm) Témoin OP 1X CA 1X OP1X CA 1X Temps (min) Perte d activité AChE Diminution / retard de l activité échappatoire Mazzia C., Capowiez Y., Sanchez-Hernandez J.C., Köhler H., Triebskorn R. & Rault M Environ. Pollut. 159:

19 Ver de Terre: Fertilité biologique des sols L. terrestris A. chlorotica A. caliginosa => Anécique => Endogé 3 espèces les plus représentées en vergers CO 2 Eau O 2 ; Mat. Org. Rejet / Turricules Racine eau O 2 Rejet Activité Excavatrice Production de turricules 19

20 Corrélation AChE/comportement Insecticide OP Témoin OP 1X Activité AChE (%) * * * Témoin 0,1X 1X 10 cm 30 cm Perte d activité AChE Diminution de l activité excavatrice Diminution de profondeur / longueur des galeries Cast production (g g -1 body mass day -1 ) Production de turricules (g sol.g -1 ver.jour -1 ) après séchage after drying sans séchage no drying Témoin Control 0,1X 0.1X 1X 10X Rejet / Turricules Capowiez Y., Rault M., Mazzia C. & Belzunces L Pedobiologia 47: Capowiez Y., Dittbrenner N., Rault M., Triebskorn R., Hedde M. & Mazzia C Environ. Pollut. 158: Martínez Morcillo S., Yela J.L., Capowiez Y., Mazzia C., Rault M. & Sanchez-Hernandez J.C Ecotoxicology 22:

21 Ver de Terre: Validation de l AChE en vergers AChE (U/mg) 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 A. chlorotica A. chlorotica * * * * * * * mai * * * * * * * * AChE (U/mg) 0,05 0,04 0,03 0,02 novembre * * 0,01 0,01 0 0,00 Abandonné Organic AB PFI CONV Abandonné Abandoned Organic AB PFI CONV Abandoned IPM Conventional * p<0,05; ** p<0,01; *** p<0,001 * p<0,05; ** p<0,01; *** p<0,001 PRINTEMPS AB: Pas d inhibition PFI et CONV: Inhibition significative AUTOMNE CONV: > 30% d Inhibition 2 mois après traitements Validation de l AChE en vergers Dynamique d inhibition de l AChE? Capacité de récupération de l AChE? Denoyelle R., Rault M., Mazzia C., Mascle O. & Capowiez Y., Environ. Toxicol. Chem. 26: Rault M., Mazzia C. & Capowiez Y., Comp. Biochem. Physiol. B 147:

22 Ver de Terre: Dynamique de récupération de l AChE ChE (% of normal activity) ChE (% of normal activity) Témoin Parathion OP 1X 1X Parathion OP 10X 10X A. chlorotica a a a a a a b b a b b b b c b b c A. caliginosa a Temps (jour) A. chlorotica Récupération +++ A. caliginosa Mécanismes Sensibilité/Tolérance? Pas de Récupération Rault M., Collange B., Mazzia C. & Capowiez Y Soil Biol. Biochem. 40:

23 Quelles interactions entre intestin et microbiote? Microbiote A. chlorotica; A. caliginosa Influence du microbiote? Sensibilité / Tolérance des vers? Anaérobie Adaptation? Capacités Biorémédiatrices? Turricule Sol ingéré Détoxification des sols microorganismes et vers de terre Sanchez-Hernandez J.C., Mazzia C., Capowiez Y. & Rault M., Comp. Biochem. Physiol. C 150:

24 Comportement lié au rôle écologique Eau CO 2 O 2 ; Mat. Org. Rejet / Turricules Racine eau O 2 Activité Echappatoire Evitement de chaleur Activité de prédation Auxiliaire en pommiers Rejet Activité Excavatrice Production de turricules 24

25 A. redii: prédateur potentiel Exposition 12h au laboratoire = Insecticide OP AChE (mu/mg Protein) A A B Araignées tissant des toiles (%) Témoin 0,1X 0,33X 1X Perte d activité AChE Diminution de la capacité de tissage 0 Témoin 0,1X 0,33X 1X Marliac G, Simon S, Mazzia C, Penvern S, Lescourret F, Capowiez Y Biocontrol 60: Mazzia C, Pasquet A, Caro G, Thénard J, Cornic JF, Hedde M, Capowiez Y Ecotoxicology, 24:

26 A. diadematus: prédateur potentiel Observation au terrain = Insecticide Biologique Nombre de toiles tissées dans le verger a b c D-1 D+1 D+3 D+6 D+10 D+14 J-1 Insecticide Bio J+1 Insecticide Bio Moins de toiles Toiles incomplètes Araignées décentrées Marliac G, Mazzia C, Pasquet A, Cornic JF, ; Hedde M, Capowiez Y Agriculture, Ecosystems & Environment, 216: Pasquet A, Tupinier N, Mazzia C, Capowiez Y J Pest Sci, 89:

27 Comportement lié au rôle écologique Eau CO 2 O 2 ; Mat. Org. Rejet / Turricules Racine eau O 2 Activité Echappatoire Evitement de chaleur Activité de prédation Auxiliaire en pommiers Rejet Activité Excavatrice Production de turricules 27

28 F. auricularia: prédateur généraliste Intérêt des forficules: alternative aux traitements? Prédateur généraliste (polyphage) => Peut se nourrir de multiples ravageurs => Présent dès le début de l infestation Grande mobilité Soins parentaux => bonne survie des jeunes Phéromone d agrégation => faciles à piéger car attractivité des pièges En vergers de pommiers Auxiliaire contre pucerons cendrés et carpocapse 28

29 F. auricularia: prédateur généraliste octobre à janvier mars Juin/juillet Œufs L1 et L2 L3 et L4 Adultes Dans le sol -Travail du sol Dans les arbres -Utilisation de pesticides Forte activité de prédation -Inondation (irrigation) Ponte -Présence de ressources?? L3, L4 et adultes Nocturnes (s abritent dans l écorce ou dans des abris près du tronc le jour) Œufs, L1, L2 et femelle adulte Nids dans le sol 29

30 F. auricularia: prédateur généraliste Activité de prédation de F. auricularia, sur le puceron cendré (Disaphis plantaginea) Jour 1 Jour 2 Jour 3 Jour 4 24h 12h 12h t0 24h t24 Habituation Jeûn Prédation Exposition aux insecticides Insecticides OP Bio Dose 1X autorisée au terrain 30

31 Corrélation AChE/comportement 0,03 a AChE (u.mg prot -1 ) 0,02 0,01 A A b B c B bc Pucerons consommés (%) Témoin Insecticide Spinosad Acetamiprid Insecticide Chlorpyrifos Insecticide Bio 2 OP A A a A b b B c Témoin Insecticide Spinosad Acetamiprid Insecticide Chlorpyrifos Insecticide Bio 2 OP Perte d activité AChE Diminution de l activité de prédation Perte de la capacité de bio-contrôle Les mâles sont toujours plus sensibles Malagnoux L., Capowiez Y. & Rault M Environ. Sci. Pollut.22:

32 F. auricularia: prédateur généraliste Biodiversité: Forficula auricularia et Forficula pubescens Densité par arbre et par an F. auricularia a F. pubescens ab A A Indice de Fréquence de Traitement Abandonné Faible intrant BIO PFI a B Insecticide C Faible intrant B BIO b A PFI C F. auricularia F. pubescens mm mm - Tête très foncée - Base des cerques plus longues ( 50%) - L intensification des traitements insecticides induit une forte diminution des populations - F. pubescens disparaît totalement des vergers PFI: présent uniquement dans les vergers abandonnés, expérimentaux à faibles intrants et BIO les moins traités Malagnoux L, Marliac G, Simon S, Rault M, Capowiez Y Chemosphere 124: Malagnoux L., Capowiez Y. & Rault M Chemosphere 112:

33 F. auricularia: prédateur généraliste Sensibilité vis à vis d un Insecticide OP Mortalité (%) OP Insecticide OP F. pubescens est 3 fois plus sensible Les mâles sont toujours plus sensibles que les femelles Malagnoux L, Marliac G, Simon S, Rault M, Capowiez Y Chemosphere 124:

34 F. auricularia: prédateur généraliste Effet de la provenance des Forficules adultes sur leur sensibilité aux insecticides OP Effectifs parfois très élevés de F. auricularia dans certains vergers conventionnels => Apparition de résistances? - Exposition à la dose 1X pendant 24h Terrain Elevage - Individus testés: - prélevés au terrain - génération F1 Mortalité (%) Abandonnés Biologique PFI Conventionnelle Mortalité plus faible des individus prélevés en vergers PFI et Conventionnels Conservation de ces caractéristiques à la première génération de forficules. 34

35 Résistance des forficules aux insecticides I-ResPect Insecticide Resistance, Population and effect on biodiversity Traitements insecticides Effets non-intentionnels Défense Homéostasie Résistance Coût énergétique Maintenance Croissance Reproduction Réserves énergétiques Plasticité Phénotypique Coût énergétique Modification Fécondité Traits de vie Perte du rôle d auxiliaire 35

36 Résistance des forficules aux insecticides I-ResPect Réserves énergétiques Insecticide Resistance, Population and effect on biodiversity Analyse morphométrique Glycogène (mg/g de forficule) A Femelle B B BIO PFI Conventionnel Largeur du prothorax (mm) Distance inter-oculaire (mm) 2,8 2,7 2,6 2,5 2,4 2,3 2,2 2,0 1,9 1,8 1,7 A A B B B B A A B B B B BIO PFI CONV Baisse des réserves en glycogène Diminution de la taille des forficules 36

37 Résistance des forficules aux insecticides I-ResPect Insecticide Resistance, Population and effect on biodiversity Fécondité 0,40 0,35 0,30 %ponte 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0, Jour de l'année 2015/2016 Bas Intrant Bio PFI CONV - - Retard des pontes en CONV Moins d œufs/femelle en CONV 37

38 CONCLUSIONS Choix de modèles selon niveaux d exposition Effets des pratiques phytosanitaires évidents => Corrélation laboratoire / terrain => Corrélation niveau moléculaire / comportement Forficules et araignées : modèles intéressants Ecotoxicologique / Lutte biologique? 40

39 CONCLUSIONS Lutte biologique utile Arrivée des prédateurs par rapport à l infestation?? => Manque de connaissances sur la biologie du forficule => Apparition de résistances => mécanismes? Eléments de réponse => Projet I-ResPect Thèse en cours ( ) 41

40 CONCLUSIONS Nombreux progrès réalisés depuis plan Ecophyto 2018 Des améliorations sont encore possibles Développement de méthodes alternatives Valorisation et déploiement de ces méthodes 42

41 Merci pour votre attention