L'agriculture moderne repose sur une gestion efficace des adventices, ces plantes indésirables qui concurrencent les cultures pour les ressources et peuvent nuire à la santé publique. Parmi les solutions herbicides disponibles, le 2,4-D diméthylamine (2,4-D DMA) occupe une place notable. Cet article se propose d'explorer en profondeur les spécificités de cet herbicide, ses modes d'action, son cadre réglementaire, son utilisation et son profil environnemental et toxicologique, en le comparant parfois au glyphosate, un autre herbicide largement employé.
Qu'est-ce que le 2,4-D Diméthylamine et comment agit-il ?
Le 2,4-D, également connu sous les noms de 2,4-D (BSI, E-ISO, (M)F-ISO, WSSA) ou 2,4-PA (JMAF), est un herbicide systémique sélectif. Le sel de diméthylamine 2,4-D, 2,4-D-diméthylammonium ou aminol, est une formulation courante de cette substance active. Sa formule moléculaire est C8H6Cl2O3· C2H7N ou C10H13Cl2NO3.
Son mode d'action est celui d'une auxine de synthèse. Les auxines sont des hormones végétales naturelles qui régulent la croissance et le développement des plantes. Le 2,4-D, en mimant ces hormones à des concentrations anormalement élevées, perturbe gravement les processus de croissance des plantes sensibles, conduisant à leur mort. Les sels sont facilement absorbés par les racines, tandis que les esters sont aisément absorbés par le feuillage. Une fois absorbée, la translocation se produit, avec une accumulation principalement dans les régions méristématiques, c'est-à-dire les zones de croissance active des pousses et des racines. Il agit comme un inhibiteur de la croissance, provoquant une croissance incontrôlée et désorganisée.
Le produit 2,4-D Dimethyl Amine Sel 720g/L SL se présente sous la forme d'un liquide homogène transparent, de couleur ambre à brune, avec une odeur d'amine. Sa teneur en 2,4-D est supérieure ou égale à 720 g/L et son pH se situe entre 7,0 et 9,0.
Usages et Applications du 2,4-D Diméthylamine
Le 2,4-D diméthylamine est principalement utilisé pour le contrôle en post-levée des mauvaises herbes annuelles et vivaces à feuilles larges dans une large gamme de cultures et de zones non cultivées. Parmi les cultures où il est appliqué, on retrouve les céréales, le maïs, le sorgho, les prairies, le gazon établi, les cultures de graines de gazon, les vergers (fruits à pépins et fruits à noyaux), les canneberges, les asperges, la canne à sucre, le riz et la foresterie. Il est également employé sur les terres non cultivées, y compris les zones adjacentes à l'eau, à des doses variant de 0,28 à 2,3 kg/ha. Un autre usage important est le contrôle des mauvaises herbes aquatiques à feuilles larges. L'ester isopropylique du 2,4-D peut également servir de régulateur de croissance des plantes pour prévenir la chute prématurée des fruits dans les agrumes.
Il est crucial de noter la phytotoxicité du 2,4-D aux cultures les plus larges, en particulier le coton, les vignes, les tomates, les plantes ornementales, les arbres fruitiers, le colza et la betterave. Cette sélectivité nécessite une application précise et conforme aux recommandations pour éviter d'endommager les cultures cibles.
Comment utiliser un désherbant non sélectif
Profil Toxicologique et Environnemental du 2,4-D Diméthylamine
La fiche Matière active synthétise les données relatives à la santé et à l’environnement de la matière active sélectionnée, le 2,4-D.
Toxicité pour la santé humaine
Les données de toxicité aiguë indiquent que le 2,4-D n'est pas très toxique par les différentes voies d'exposition. Il n'est pas irritant pour la peau, mais la forme diméthylamine est un irritant oculaire sévère.
Après une exposition orale au 2,4-D à des doses supérieures au seuil de saturation de la clairance rénale, des effets toxiques sont observés chez le rat, principalement sur les reins, la thyroïde et le foie. Ces effets incluent des modifications du poids des organes, des paramètres biochimiques cliniques et des taux hormonaux, ainsi que des altérations histopathologiques. D'autres organes sont également touchés par des effets sur le poids des organes et des altérations histopathologiques, comme les glandes surrénales, les testicules et les ovaires.
Concernant la cancérogénicité, l'EPA a classé le 2,4-D comme « non classifiable en termes de cancérogénicité pour l'humain ». Cette classification est basée sur des tests biologiques effectués sur des rats et des souris qui n'ont montré aucune réponse tumorale statistiquement significative chez l'une ou l'autre espèce. Une revue systématique de la littérature a également été réalisée par l'Agence américaine, axée sur les effets cancérigènes, afin de s'assurer que l'évaluation de la cancérogénicité du 2,4-D tenait compte de toutes les données scientifiques pertinentes disponibles à ce jour. Le Groupe de travail du CIRC sur l'évaluation des risques cancérigènes pour l'homme a publié des évaluations générales de la cancérogénicité, y compris pour l'acide acétique, (2,4-dichlorophénoxy)-, composé.
Les preuves de la génotoxicité du 2,4-D sont faibles, mais il pourrait causer une certaine neurotoxicité, en particulier à des doses élevées dépassant le seuil de saturation de la clairance rénale.
Pour ce qui est des effets sur la reproduction et le développement, il existe une indication d'une susceptibilité accrue dans l'étude de toxicité sur le développement chez le rat et dans l'étude de reproduction sur deux générations chez le rat. Cependant, des effets rénaux auraient été attendus chez la mère si un examen rénal avait été effectué dans le cadre de ces études. Cela laisse un doute (d'où le classement de données insuffisantes), mais les résultats ne sont pas considérés comme une preuve de sensibilité. Des études, comme celle de Harrsi et Solomon (1992), ont également examiné la pénétration percutanée de l'acide 2,4-dichlorophénoxyacétique et du sel de diméthylamine 2,4-D chez des volontaires humains.
Destin dans l'environnement
Le 2,4-D sous forme de sel de diméthylammonium est faiblement toxique chez les poissons et les invertébrés aquatiques d'eau douce. Lemna gibba, une plante vasculaire aquatique, est sensible à cet herbicide. Le log P du 2,4-D acide indique qu'il a un faible potentiel de bioaccumulation.
Les sels d'amine du 2,4-D se dissocient en moins de 3 minutes pour former du 2,4-D sous forme acide ou sa base conjuguée (l'ion carboxylate) selon le pH du milieu. Le 2,4-D sous forme acide, lui, résiste à l'hydrolyse. Il se dégrade assez rapidement par photolyse en milieu aqueux avec une demi-vie de 12,9 jours. Sa photolyse est moins rapide à la surface du sol, avec une demi-vie de 68 jours.
La biodégradation en conditions aérobies est la principale voie de dégradation du 2,4-D acide dans le sol et dans l'eau. Dans ces conditions, il est faiblement persistant avec une demi-vie variant de 1,7 à 31 jours dans les sols et de 4,5 à 29 jours dans l'eau. Dans l'eau, en conditions anaérobies, il est modérément persistant à persistant avec une demi-vie de 41 à 333 jours. Dans l’air, le 2,4-D acide se dégrade en réagissant avec les radicaux hydroxyles produits photochimiquement.
La solubilité aqueuse du 2,4-D varie selon sa forme chimique. Sous forme d'ester, il est peu soluble dans l'eau, tandis que sous forme acide et particulièrement sous forme de sels, il y est très soluble. Le 2,4-D acide s'adsorbe faiblement sur les particules de sol. Sa constante d'adsorption sur le carbone organique varie de 58,1 à 117 ml/g, indiquant qu'il est de mobile à modérément mobile dans les sols. Son potentiel de lessivage est modérément élevé, ce qui signifie qu'il peut potentiellement atteindre les eaux souterraines.
Comparaison avec le Glyphosate : Usages et Préoccupations
Pour mieux comprendre le contexte du 2,4-D DMA, il est utile de le comparer au glyphosate, un autre herbicide très répandu.
Le Glyphosate : Un Herbicide Non Sélectif
Le glyphosate est un herbicide utilisé comme herbicide dans le domaine agricole pour contrôler la végétation d'adventices et les plantes toxiques pouvant poser des problèmes de santé publique en interculture ou avant un semis, détruire les couverts végétaux et les prairies. Il est également utilisé en viticulture et en arboriculture pour réduire la végétation entre les rangs et aux pieds des plantes. La SNCF l'utilise aussi pour la gestion de l'enherbement des voies ferrées.
Au niveau mondial, la production de glyphosate est en augmentation depuis la fin des années 1990 avec plus d'un million de tonnes de substance active produites en 2017, majoritairement en Chine. En France, les ventes de glyphosate recensées par la BNV-d ont également augmenté sur la période 2009-2018. En 2017, les ventes de glyphosate ont représenté environ 30 % du volume total d'herbicides vendus, une part relativement constante depuis 2013 (Assemblée Nationale, 2018). Il est massivement utilisé en France, étant la deuxième substance active la plus utilisée, avec 12 % du total des ventes sur la période 2015-2017 (Commissariat général au développement durable, 2019). Le glyphosate est un herbicide peu onéreux et efficace, il a donc contribué au modelage d'un certain nombre de pratiques agricoles actuelles.
Réglementation et Réduction de l'Usage du Glyphosate
Les utilisations non agricoles de glyphosate ont été réduites depuis 2017. En effet, pour les personnes publiques (État, régions, communes, départements, groupements et établissements publics propriétaires d'un domaine public ou privé), il est interdit « d'utiliser ou de faire utiliser des produits phytosanitaires pour l'entretien des espaces verts, forêts, promenades et voiries (sauf pour des raisons de sécurité …) accessibles ou ouverts au public ». Cette interdiction s'étend également aux jardiniers amateurs depuis le 1er janvier 2019, en vertu de la loi n°2014-110 du 6 février 2014 (dite « loi Labbé »).
L'autorisation du glyphosate a été renouvelée en 2017 pour les cinq prochaines années par le règlement d'exécution (UE) 2017/2324 de la Commission Européenne du 12 décembre 2017. Néanmoins, la France s'est engagée à sortir du glyphosate d'ici 2020 pour la plupart des usages, puis pour tous les usages d'ici à 5 ans (2022), en veillant toutefois à ne pas laisser les agriculteurs sans solution (Commissariat général au développement durable, 2019). Fin 2019, 36 autorisations de mises sur le marché de produits contenant la substance active glyphosate ont été retirées (ANSES, 2019).
Effets du Glyphosate sur la santé et l'environnement
La fiche Matière active synthétise les données relatives à la santé et à l’environnement de la matière active sélectionnée, le glyphosate. Le glyphosate possède une faible toxicité aiguë par les différentes voies d'exposition. Il est peu irritant pour la peau et les yeux et ce n'est pas un sensibilisant cutané. Le glyphosate a causé des effets chez les rats et les souris à des doses très élevées seulement. Les observations consistaient principalement en une baisse de poids corporel et en effets rénaux, hépatiques et oculaires.
Dans l'ensemble, les études de cancérogénicité et de génotoxicité chez l'animal étaient cohérentes et n'ont pas démontré de lien clair entre l'exposition au glyphosate et les résultats d'intérêt liés au potentiel cancérogène. Dans les études épidémiologiques, aucun lien n'a été établi entre l'exposition au glyphosate et de nombreux types de cancer, et concernant particulièrement l'exposition au glyphosate et le risque de lymphome non hodgkinien (LNH), il n’a pas été possible de tirer de conclusion. Dans les études animales, l'augmentation de l'incidence des tumeurs n'a été considérée comme liée au traitement. Dans des études sur la reproduction et le développement des animaux de laboratoire, les petits n'ont pas démontré de sensibilité accrue comparativement aux adultes après une exposition in utero et/ou postnatale au glyphosate. En 2022, un comité de l’Agence européenne des produits chimiques (ECHA) a conclu qu'aucune classification n'était justifiée pour les effets néfastes sur la reproduction et le développement. Les organismes de réglementation qui homologuent les pesticides, notamment l’ARLA, l’EPA et l’EFSA considèrent que le glyphosate n’est pas cancérogène. Il est donc classé ainsi dans SAgE pesticides même si le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) l’a classé comme étant probablement cancérogène chez l’humain.
Le Glyphosate et l'AMPA dans l'Environnement
Le glyphosate et l'AMPA (acide aminométhylphosphonique), son principal produit de dégradation, sont fortement retrouvés dans les eaux de surfaces. En 2017, selon l'ANSES, l'AMPA était le métabolite le plus retrouvé dans les cours d'eau français. Le glyphosate et son métabolite sont en revanche peu retrouvés dans les eaux souterraines. Peu d'études ont été menées à ce jour sur la présence du glyphosate dans l'air, et peu d'études ont également été menées concernant le compartiment sol. Néanmoins, l'étude publiée en 2018 (Silva, et al., 2018) a évalué respectivement à 42% et 21% la présence d'AMPA et de glyphosate dans les sols superficiels agricoles européens.
La forme acide du glyphosate est de faiblement persistante à persistante dans les sols en condition aérobie (demi-vie de 0,8 à 151 jours) et en condition anaérobie (demi-vie de 3 à 1699 jours). Elle est de faiblement persistante à persistante dans l’eau en condition aérobie (demi-vie de 1 à 146 jours) et en condition anaérobie (demi-vie de 7 à 209 jours). Cet herbicide est stable à l’hydrolyse aux pH normalement rencontrés dans l’environnement (demi-vie de 1627 jours à pH 7). Le principal produit de dégradation du glyphosate est l’acide aminométhylphosphonique (AMPA). La constante d'adsorption sur le carbone organique (Koc) du glyphosate présent sous forme de sel d’isopropylamine est de 6920 ml/g. Il est donc légèrement mobile à immobile dans les sols et son potentiel de lessivage est faible. Cet herbicide ne devrait donc pas être entraîné jusque dans les eaux souterraines. En ce qui concerne l’AMPA, sa constante d'adsorption sur le carbone organique (Koc) est de 1160 à 59510 ml/g. Ce métabolite est donc légèrement mobile à immobile dans les sols et son potentiel de lessivage est faible.
Alternatives et Défis de la Réduction des Herbicides
Afin de réduire ou de supprimer les émissions de glyphosate vers l'environnement, il faut réduire ou supprimer son utilisation. Pour cela, plusieurs solutions sont possibles. À ce jour, il n'existe pas une substance pouvant remplacer tous les usages du glyphosate. Les méthodes envisagées portent sur :
- la substitution de certaines utilisations du glyphosate par d'autres substances chimiques, en s'assurant que leur toxicité est plus faible que celle du glyphosate ;
- la substitution par des méthodes de désherbage thermique ou mécaniques ;
- l'utilisation de techniques d'application limitant les quantités utilisées et les émissions vers l'environnement ;
- la modification des pratiques agricoles afin de réduire les usages du glyphosate ou de les supprimer.
À ce jour, il semblerait que le travail du sol soit une alternative efficace pour la gestion de la végétation adventice, bien que nécessitant plus de main d'œuvre et ayant elle aussi des impacts environnementaux. Dans les cas où ce travail du sol est difficile ou impossible à mettre en place, la sortie du glyphosate s'avérera compliquée. C'est le cas pour certaines pratiques agricoles comme l'agriculture de conservation du sol, les cultures aux fortes contraintes techniques, et des cultures de niches comme par exemple le rouissage du lin et la culture du tabac (Reboud & al, 2017).
La fin de l'utilisation massive du glyphosate engendrera, au moins à court terme, des besoins et des difficultés d'adaptation. Ces défis incluent la mise en œuvre de moyens mécaniques, chimiques ou manuels pour entretenir la végétation, ainsi que le développement et l'adaptation à des techniques culturales alternatives.
Comment utiliser un désherbant non sélectif
Conclusion
Le 2,4-D diméthylamine et le glyphosate sont deux herbicides clés dans l'agriculture, chacun avec ses spécificités, ses avantages et ses inconvénients. Alors que le glyphosate fait l'objet de restrictions croissantes en raison de préoccupations environnementales et de santé publique, le 2,4-D DMA, bien que sélectif et irritant pour les yeux, présente un profil de toxicité différent et un destin environnemental qui le rend modérément mobile dans les sols. La transition vers des pratiques agricoles plus durables implique une exploration continue de solutions alternatives et une évaluation rigoureuse de toutes les substances phytosanitaires pour minimiser leurs impacts.