Bien que le terme « bactérie » évoque souvent des microbes pathogènes, certaines d'entre elles jouent un rôle crucial et bénéfique dans la protection des cultures. Le Bacillus thuringiensis (souvent abrégé en Bt) est un exemple emblématique de ces bactéries utiles, vivant naturellement dans l'eau et le sol. Il est un agent de lutte biologique d'une importance considérable, capable d'éliminer de nombreux ravageurs courants qui menacent les cultures, tout en étant relativement inoffensif pour les humains, les animaux et les insectes non nuisibles. L'engouement croissant pour le jardinage biologique a propulsé le Bt sur le devant de la scène en tant qu'insecticide biologique de choix, notamment pour une utilisation en agriculture biologique. Son utilisation s'est étendue dans le monde entier et il est disponible sous diverses formulations, permettant son application dans des contextes variés tels que l'agriculture, la foresterie et même les zones urbaines.
Qu'est-ce que le Bacillus thuringiensis ?
Le Bacillus thuringiensis est une bactérie, un type de microbe, qui apparaît sous forme de bâtonnets minuscules au microscope. Sa première découverte remonte à 1901, lorsqu'un bactériologiste japonais, Shigetane Ishiwata, identifia une bactérie infectant et tuant des vers à soie. Dix ans plus tard, en 1911, le scientifique allemand Ernst Berliner étudia une farine contaminée par la pyrale de la farine (Ephestia kuehniella), dont l'agent pathogène était une espèce de bacille qu'il nomma Bacillus thuringiensis en référence à la Thuringe, une région d'Allemagne où le papillon gris de la farine avait été découvert. De prédateur du ver à soie, le Bacillus thuringiensis s'est transformé en insecticide biologique, et sa commercialisation débuta en 1938. 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 essentiels à sa croissance incluent 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 éliminer les parasites. Le Bacillus thuringiensis variété israelensis, couramment désigné par son acronyme Bti, est une sous-espèce qui vit naturellement dans les sols.
Comment le Bacillus thuringiensis tue-t-il les nuisibles ?
L'activité insecticide du Bacillus thuringiensis réside dans la production d'inclusions cristallines protéiques, appelées δ-endotoxines (delta-endotoxines), qui sont formées au cours de la sporulation. 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. Ces structures sont désignées sous le nom de toxines Cry et sont constituées de parties plus petites appelées protéines Cry.
Quand un ravageur ingère du Bacillus thuringiensis, les cristaux toxiques pénètrent dans son intestin et libèrent des toxines. Ces toxines se lient à la paroi intestinale et provoquent des perforations, entraînant la mort du ravageur. Une partie de la toxine Cry, appelée « domaine Cry III », est essentielle 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, un peu comme l'échange de 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 Bti, par exemple, 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 lorsqu'elles 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. 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.
Quels sont les différents ravageurs que le Bacillus thuringiensis peut contrôler ?
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:
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. Le Bacillus thuringiensis peut aider à contrôler ces larves, réduisant ainsi la défoliation des arbres.
La spongieuse (Lymantria dispar)
Les larves de la spongieuse sont responsables de dégâts considérables dans les forêts d'Amérique du Nord et d'ailleurs. En grand nombre, elles peuvent provoquer une défoliation significative, c'est-à-dire une perte de feuilles, chez divers types d'arbres, affectant considérablement à la fois les forêts et les paysages urbains. L'application de Bacillus thuringiensis peut cibler ces larves et prévenir les dommages.
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, ce qui rend la lutte contre ce ravageur particulièrement cruciale. Le Bacillus thuringiensis est efficace contre les larves de la pyrale du maïs, protégeant ainsi les rendements des cultures.
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 Bacillus thuringiensis est un outil efficace pour contrôler ces larves et protéger les cultures maraîchères.
En plus de ces ravageurs, différentes variétés de Bt sont homologuées pour utilisation au Canada et n'agissent que sur des espèces spécifiques d'insectes, y compris les larves de moustiques et de simulies, comme c'est le cas pour le Bti.
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Les avantages et les inconvénients de l'utilisation du Bacillus thuringiensis
L'utilisation du Bacillus thuringiensis en tant que biopesticide présente de nombreux avantages, mais aussi quelques inconvénients à considérer.
Avantages
Lutte antiparasitaire ciblée
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, qui n'affecte que les systèmes digestifs alcalins de certains insectes. Cela signifie qu'il ne détruit pas les autres insectes qui peuvent être des auxiliaires bienvenus au jardin, tels que les coccinelles. Cependant, il est important de noter qu'il s'attaque à toutes les chenilles, y compris celles des jolis papillons pollinisateurs.
Écologique
Le Bacillus thuringiensis est un microbe naturellement présent dans le sol et l'eau, ce qui signifie qu'il est entièrement biodégradable et ne cause pas de dommages à l'environnement comme le font de nombreux 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 a conduit à son remplacement des pesticides chimiques dans de nombreux cas, ce qui accroît encore l'effet positif que le Bacillus thuringiensis a sur l'environnement. 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.
Plusieurs souches
Le Bacillus thuringiensis est disponible en différentes souches, ce qui étend sa capacité à cibler différents ravageurs. Par exemple, les insecticides biologiques « Btk » utilisent une sous-espèce appelée « kurstaki ». Le Bacillus thuringiensis israelensis (Bti) est utilisé pour le contrôle des larves de moustiques et de mouches noires. Cette diversité offre une flexibilité précieuse dans les stratégies de lutte antiparasitaire.
Sécurité pour la santé humaine et animale
La manipulation du Bti ou l'exposition à des produits qui en contiennent présente très peu de dangers directs ou indirects pour la santé humaine. 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. L'ARLA (Agence de réglementation de la lutte antiparasitaire) doit s'assurer que tout produit antiparasitaire ne présente aucun danger pour la santé humaine ou l'environnement avant d'autoriser sa vente, son utilisation ou son importation. 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.
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 pour tous les agriculteurs. Cependant, leur utilisation dans le cadre d'un système intégré de lutte antiparasitaire peut s'avérer plus rentable à long terme.
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. La recherche et le développement continus sont essentiels pour maintenir l'efficacité du Bt face à l'évolution de la résistance des ravageurs.
Durée de conservation et application
Les préparations de Bacillus thuringiensis à pulvériser ne se conservent pas très longtemps (1 an maximum), il est donc inutile d'en stocker d'avance par précaution et inutile de vouloir l'utiliser en prévention. Par ailleurs, le Bt ne doit pas être mélangé avec d'autres produits (cuivre, soufre, pyrèthre…) dans le but de s'éviter plusieurs passages. Il est recommandé d'intervenir uniquement lors de la période d'activité des chenilles en ciblant bien les cultures, en ne pulvérisant que sur les végétaux infestés. Il est conseillé de se protéger avec des gants, bottes, masque, lunettes, voire combinaison, et de choisir une fin de journée sans vent, lorsque la température est redescendue (< à 15°C) pour pulvériser de façon circonscrite au feuillage et aux tiges touchés par les chenilles, en réglant le pulvérisateur sur des gouttelettes très fines.
Organismes génétiquement modifiés (OGM)
Il est important de noter que l'industrie agrochimique a développé des plantes transgéniques dites "Bt", c'est-à-dire des OGM avec des gènes codant la toxine insecticide de Bacillus thuringiensis. Dans ce cas, on remarque une persistance du gène en question issu du maïs Bt dans les milieux aquatiques ou aux alentours des champs ensemencés avec ce maïs OGM. Cette approche, bien que différente de l'application directe de biopesticides à base de Bt, soulève des questions environnementales et éthiques distinctes.
Production et réglementation du Bacillus thuringiensis commercial
Le Bacillus thuringiensis commercial est produit par fermentation dans des fermenteurs aux conditions contrôlées et propres, similaires à celles utilisées pour produire de la bière. En partant de cultures hautement purifiées, les conditions sont soigneusement contrôlées pour favoriser la croissance d'un seul organisme : le Bacillus thuringiensis. Comme chaque souche bactérienne peut avoir de légères variations dans ses paramètres de croissance optimaux, la fermentation commerciale du Bt est contrôlée avec soin pour couvrir les besoins spécifiques de la souche commerciale unique cultivée. Les produits commerciaux à base de Bt doivent se conformer aux directives internationales strictes de l'OCDE concernant la contamination microbienne, qui sont plus strictes que les exigences de sécurité alimentaire dans certains cas. Les souches commerciales de Bt sont elles-mêmes préservées par l'identité grâce à des stocks de semences soigneusement entretenus à partir des isolats originaux trouvés dans la nature. Ce processus minutieux garantit qu'il s'agit de la même souche pure à chaque fois qu'un produit est fabriqué.
Pour garantir la sécurité et l'efficacité des produits utilisés en agriculture, l'Union européenne dispose des réglementations sur les pesticides les plus étendues et les plus strictes au monde. Les producteurs de Bt doivent soumettre des dossiers détaillés comprenant des études spécifiques sur la toxicologie humaine, animale et des insectes non cibles, l'impact environnemental à long et à court terme, et des évaluations détaillées du micro-organisme, entre autres exigences. L'ARLA est responsable de la classification des produits antiparasitaires au Canada et 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. 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.
En plus du Bti, matière active, d'autres substances, appelées 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 possibles signes d'irritation.
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