Le Bacillus thuringiensis : Un Agent Crucial de Lutte Biologique Mondiale

Bien que de nombreuses personnes considèrent les bactéries uniquement comme des microbes responsables de maladies nocives, elles peuvent également être bénéfiques, par exemple en jouant un rôle crucial dans certains biopesticides microbiens pour empêcher les ravageurs d’attaquer les cultures. Le Bacillus thuringiensis (parfois abrégé en Bt) est un type de bactérie qui vit naturellement dans l'eau et le sol. C'est un agent de lutte biologique important car il peut tuer de nombreux ravageurs courants qui endommagent les cultures, mais il est relativement inoffensif pour les humains, les animaux et les insectes non nuisibles. Il existe de nombreuses variétés de Bacillus thuringiensis, également connues sous le nom de sous-espèces de Bacillus thuringiensis. Par exemple, les insecticides biologiques « Btk » utilisent une sous-espèce appelée « kurstaki ».

Le Bacillus thuringiensis est utilisé depuis plus de soixante ans pour éliminer les parasites et protéger les plantes des dommages. C’est particulièrement important car cela ne cause pas de dommages à l’environnement comme le font de nombreux pesticides chimiques. Cela signifie qu’il peut remplacer les pesticides chimiques dans la lutte contre certains parasites et diminuer l’impact néfaste des pesticides sur l’environnement. Aujourd'hui, le Bacillus thuringiensis est utilisé partout dans le monde et est disponible dans différentes formulations (comme le spray Btk), ce qui signifie qu'il peut être employé dans divers contextes tels que l'agriculture, la foresterie et même en zone urbaine.

Qu'est-ce que le Bacillus thuringiensis ? Origines et Évolution de son Utilisation

Le Bacillus thuringiensis est une bactérie, qui est un type de microbe. Au microscope, il apparaît minuscule et en forme de bâtonnet. Il a été découvert pour la première fois au Japon, mais son premier enregistrement scientifique a eu lieu dans une région de l'Allemagne appelée Thuringe. C'est de là que vient le nom Bacillus thuringiensis. Son utilisation a commencé aux États-Unis dans les années 1950 et au Canada dans les années 1970 pour protéger les forêts des insectes nuisibles comme les vers de l'épinette.

Le Bacillus thuringiensis est un élément si important de la protection des cultures que les techniques utilisées pour sa culture ont été considérablement optimisées au cours des dernières décennies. Il est cultivé dans des réservoirs stérilisés et les facteurs importants pour sa croissance comprennent la température, les niveaux d'oxygène et le type de nutriments. Pour les formulations à pulvériser, le Bacillus thuringiensis est combiné avec de l'eau ou de l'huile minérale et d'autres additifs (tels que des autocollants) qui l'aident à tuer les parasites. Une image microscopique de taches, en forme de bâtonnet, de spores de Bacillus thuringiensis illustre bien cette structure.

Le Mécanisme d'Action du Bacillus thuringiensis : Comment il Élimine les Ravageurs

Durant la phase de formation des spores de son cycle de vie, le Bacillus thuringiensis active des gènes importants appelés gènes cry qui lui permettent de créer des structures tridimensionnelles appelées cristaux toxiques pour les larves de ravageurs. Celles-ci sont appelées toxines Cry et sont constituées de parties plus petites appelées protéines Cry.

Quand un ravageur mange du Bacillus thuringiensis, il pénètre dans l’intestin et libère des toxines. Ces toxines se lient à la paroi intestinale et provoquent des trous qui entraînent la mort du ravageur. Une explication plus technique de la façon dont cela se produit révèle qu'une partie de la toxine Cry appelée « domaine Cry III » est importante pour permettre aux toxines de se lier aux cellules des larves des ravageurs. L’échange du domaine III du Cry peut se produire entre différentes toxines. C'est un peu comme échanger des pièces de Lego pour créer différentes formes et fonctions.

La liaison de la toxine Cry se produit dans l’intestin du ravageur à des endroits appelés vésicules membranaires en brosse, qui ressemblent à de petites bulles à la surface de certaines cellules. Les toxines se lient spécifiquement à des parties de la cellule appelées récepteurs de cadhérine. La séquence d'acides aminés de la toxine détermine sa capacité à se lier au récepteur. En effet, la séquence d’acides aminés détermine la forme des protéines comme les toxines et les récepteurs de cadhérine, leur permettant de s’emboîter comme des pièces de puzzle.

Le Bacillus thuringiensis variété israelensis, couramment désigné par son acronyme Bti, est une bactérie qui vit naturellement dans les sols. Durant l'étape de sporulation de son cycle de vie, le Bti produit une protéine cristallisée, qui est toxique uniquement pour les larves de moustiques et de mouches noires. Ces cristaux microscopiques sont ingérés par les larves des insectes lorsque celles-ci se nourrissent. Dans le milieu alcalin de l'appareil digestif de ces insectes sensibles, les cristaux se dissolvent et se transforment en molécules protéiques toxiques qui détruisent les parois de l'estomac. D'autres sous-espèces de Bt sont homologuées pour utilisation au Canada et elles aussi n'agissent que sur des espèces spécifiques d'insectes.

Ravageurs Ciblés par le Bacillus thuringiensis : Une Large Spectre d'Action

Le Bacillus thuringiensis est important pour lutter contre une grande variété de ravageurs et agit spécifiquement pendant la phase larvaire des ravageurs. Les ravageurs suivants sont d'excellentes cibles pour le Bacillus thuringiensis :

La tordeuse des bourgeons de l'épinette (Choristoneura fumiferana)

Ces ravageurs constituent un type de papillon particulièrement problématique dans les forêts canadiennes où ils causent des dommages importants aux feuilles des épinettes et des sapins baumiers. Ce sont les larves de la tordeuse des bourgeons de l’épinette qui causent des dégâts aux plantes.

La spongieuse (Lymantria dispar)

Les larves de la spongieuse (également appelée spongieuse) sont responsables de dégâts considérables dans les forêts d'Amérique du Nord et d'ailleurs. En grand nombre, elles peuvent provoquer une défoliation importante (perte de feuilles) chez divers types d'arbres, affectant considérablement à la fois les forêts et les paysages urbains.

La pyrale du maïs (Ostrinia nubilalis)

Cette espèce de papillon cause des dégâts importants aux cultures de maïs. Les adultes pondent leurs œufs sur la face inférieure des feuilles et, lorsque les larves éclosent, elles attaquent la culture et causent des dégâts. La pyrale du maïs peut traverser plusieurs cycles de vie en une seule année.

L'arpenteuse du chou (Trichoplusia ni)

Les larves de ces papillons attaquent le chou et les cultures similaires, et sont appelées « arpenteuses » en raison du mouvement en boucle particulier qu’elles effectuent lorsqu’elles rampent. Comme la pyrale du maïs, les adultes pondent des œufs sur la face inférieure des feuilles dont les larves se nourrissent ensuite, provoquant des dégâts importants.

Le Bti est pulvérisé directement sur l'eau où se trouvent des larves de moustiques et de simulies. Les bactéries en suspension dans l'eau sont alors ingérées par les larves. Au Canada, presque tous les produits renfermant du Bti sont des produits de la catégorie à usage « restreint », utilisés contre les larves de simulies et de moustiques dans des milieux aquatiques où l'écoulement de l'eau n'est pas confiné à une petite zone. Il existe aussi des produits à base de Bti à usage commercial, mais qui ne peuvent être utilisés que contre les larves de simulies et de moustiques dans les étangs privés et les étangs artificiels de fermes, où il n'y a pas d'écoulement au-delà des limites de la propriété.

Avantages et Inconvénients du Bacillus thuringiensis : Une Analyse Équilibrée

L'utilisation du Bacillus thuringiensis présente de nombreux avantages, mais aussi quelques inconvénients qu'il est important de prendre en compte.

Avantages

• Lutte antiparasitaire ciblée : Les avantages du Bacillus thuringiensis signifient qu’il est devenu l’un des biopesticides (sinon le plus) utilisé dans le monde. Selon l'Agence de protection de l'environnement, le Bacillus thuringiensis offre une lutte ciblée contre les ravageurs d'une variété d'espèces nuisibles tout en étant relativement inoffensif pour les humains, les animaux et les insectes non nuisibles. Cette activité spécifique est rendue possible par son mode d'action à travers la production de la toxine Cry.
• Écologique : Le Bacillus thuringiensis est un microbe naturellement présent dans le sol et l’eau. Cela signifie qu'il est entièrement biodégradable et ne cause pas de dommages à l'environnement comme les pesticides chimiques. Son approche ciblée signifie qu’elle n’entraîne pas de perte de biodiversité, un effet néfaste courant des pesticides chimiques. De plus, son efficacité dans la lutte contre les ravageurs signifie qu’il a remplacé les pesticides chimiques dans de nombreux cas. Cela accroît encore l'effet positif que le Bacillus thuringiensis a sur l'environnement.
• Plusieurs souches : Le Bacillus thuringiensis est disponible en différentes souches, ce qui étend sa capacité à cibler différents ravageurs.

Inconvénients

• Coût : Les produits qui utilisent le Bacillus thuringiensis peuvent être plus coûteux que les pesticides chimiques dans certains cas. Cela signifie qu’ils ne constituent peut-être pas une option viable en tant que traitement autonome. Cependant, leur utilisation dans le cadre d’un système intégré de lutte antiparasitaire peut s’avérer plus rentable.
• La résistance : L'utilisation à long terme du Bacillus thuringiensis contre certains ravageurs a conduit ces ravageurs à développer une résistance aux toxines Cry. Cela peut entraîner de nouvelles pertes de récoltes ou une défoliation des forêts. Les solutions à la résistance des ravageurs incluent le remplacement par d’autres types de Bacillus thuringiensis qui utilisent différentes toxines Cry, ou par d’autres biopesticides avec différents modes d’action.

Sécurité et Réglementation du Bacillus thuringiensis

La manipulation du Bti ou l'exposition à des produits qui en contiennent, comme lors d'un programme provincial ou municipal de pulvérisation contre les moustiques, présente très peu de dangers directs ou indirects pour la santé humaine. L'activation des toxines du Bti n'est possible qu'en présence des conditions d'alcalinité que l'on retrouve dans l'appareil digestif de certains insectes. L'acidité de l'estomac des humains et des animaux n'active pas les toxines du Bti. Au cours des nombreuses années d'utilisation du Bti, aucun cas humain ou animal d'intoxication ou de dérèglement des fonctions endocrines n'a été signalé ni au Canada, ni à l'étranger.

Avant que la vente, l'utilisation ou l'importation d'une nouvelle formulation de Bti soient autorisées au Canada, celle-ci doit faire l'objet d'une évaluation selon des protocoles scientifiques reconnus universellement visant à établir si elle peut causer une irritation ou une sensibilisation au niveau des yeux ou de la peau ou des effets toxiques aigus. L'exposition des applicateurs lors des programmes provinciaux et municipaux de pulvérisation contre les simulies et les moustiques est minime, car le produit est appliqué directement sur l'eau où se trouvent les larves. Aucun des produits à base de Bti ne peut être appliqué sur l'eau potable traitée.

En cas d'exposition fortuite au Bti, le citoyen moyen ne devrait ressentir aucun symptôme, et aucune précaution particulière n'est justifiée ni requise. Les personnes qui éprouvent malgré tout certaines craintes à l'égard du Bti devraient prendre des précautions raisonnables afin d'éviter d'être exposées durant un programme de pulvérisation, tout comme elles le feraient pour éviter d'entrer en contact avec le pollen ou d'autres matières aéroportées au cours des journées où des avertissements relatifs à la qualité de l'air sont émis. Ces personnes peuvent réduire le risque d'exposition en demeurant à l'intérieur et en fermant bien leurs portes et fenêtres lorsque des pulvérisations sont effectuées à proximité de leur habitation.

L'Agence de réglementation de la lutte antiparasitaire (ARLA) doit, avant d'accepter l'utilisation d'un produit antiparasitaire au Canada, s'assurer qu'il ne présente aucun danger pour la santé humaine ou l'environnement. Les fabricants sont tenus de fournir à l'Agence les données analytiques complètes de la formulation du produit, ainsi que l'information complète sur la santé et l'environnement, de façon à permettre aux scientifiques de l'ARLA de procéder à l'évaluation des risques. L'ARLA est responsable de la classification des produits antiparasitaires au Canada et elle a classé presque tous les produits à base de Bti, utilisés contre les larves de moustiques et de simulies, dans la catégorie à usage « restreint », car ils ne peuvent être pulvérisés que sur l'eau où se trouvent les larves. Les provinces ont établi des critères pour la certification des applicateurs, et la plupart d'entre elles exigent que les applicateurs qui utilisent des produits à usage restreint soient certifiés.

En plus du Bti, matière active, d'autres substances (produits de formulation) entrent dans la composition du produit final. Les titulaires d'homologation de produits antiparasitaires sont tenus de déclarer à l'ARLA tous les produits de formulation utilisés dans leurs préparations. L'information sur les produits de formulation est considérée comme un secret commercial, et la divulgation de ce type d'information au public est interdite en vertu de la Loi sur l'accès à l'information et sur la protection des renseignements personnels. Les produits de formulation présents dans un produit antiparasitaire font l'objet d'un examen afin de déterminer s'ils présentent un risque toxicologique ou sont à l'origine de possible signes d'irritation.

Le Bti ne devient toxique qu'une fois rendu dans l'estomac des larves de moustiques ou de simulies. Le Bti n'a donc aucun effet sur les autres insectes comme l'abeille domestique, ni sur les poissons, les oiseaux ou les mammifères. L'Environmental Protection Agency des États-Unis estime que les risques présentés par les souches de Bti pour les organismes non visés sont négligeables à nuls. Les produits homologués contenant du Bti sont principalement destinés à être utilisés par des applicateurs formés, dans le cadre de programmes provinciaux et municipaux de pulvérisation contre les moustiques et les simulies. Les restrictions sur les étiquettes de ces produits ne permettent leur application que sur les sites aquatiques où il y a présence de larves de moustiques et de simulies, et non sur de l'eau potable traitée. Vu l'absence de risque pour la santé humaine et un long passé d'utilisation, sans aucun danger, du Bti et d'autres variétés de Bt, l'ARLA estime que la pulvérisation de produits homologués contenant un Bt sur des nappes d'eau servant à la consommation humaine ne présente aucun danger pour la santé humaine ni pour la sécurité en général. Différentes variétés de Bt, y compris le Bti, ont été largement utilisées, depuis de nombreuses années, au Canada et aux États-Unis, dans le cadre de programmes de lutte contre les insectes, et leur dossier de sécurité a toujours été excellent. Le poids de la preuve montre que le Bti est non infectieux et non toxique pour l'homme et les autres mammifères et qu'il ne présente qu'un faible risque aux doses permises pour les programmes de lutte contre les insectes.

Persistance et Adaptabilité du Bacillus thuringiensis : Nouvelles Découvertes

Des chercheurs d’INRAE ont mis en évidence la longue persistance du Bacillus thuringiensis, une bactérie largement utilisée comme biopesticide. Elle est précieuse sous sa forme non dormante, dans l’organisme de l’insecte ravageur éradiqué. Dans leur étude, les chercheurs ont utilisé la chenille du papillon Galleria mellonella comme modèle de ravageur. Les chenilles ont été infectées par la bactérie, et la survie de cette dernière dans leur cadavre a été mesurée sous ses deux formes possibles : la spore (sa forme dormante) ou sous forme non sporulée.

Contrairement à ce qui était admis, le B. thuringiensis peut survivre au moins 14 jours, et la moitié des bactéries ayant survécu n’ont pas sporulé ; elles se sont adaptées, notamment en ralentissant leur métabolisme et en augmentant leur réponse aux stress oxydants croissants. L’étude va être élargie aux autres espèces du groupe auquel appartient le B. thuringiensis, comme le B. cereus (contaminant et pathogène alimentaire) et le B. anthracis (agent de la maladie du charbon). Ces découvertes ouvrent de nouvelles perspectives pour comprendre l'écologie et l'efficacité à long terme de ce biopesticide essentiel.

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