Effects of vineyard pesticides on the life cycle of snail in various exposure conditions
Effets des pesticides de la vigne sur le cycle biologique de l'escargot dans divers contextes d'exposition
Résumé
An increasing number of chemicals are produced worldwide and a large part of them are plant protection products (PPPs). France is the first European consumer of PPPs and the third on the global level. The aim of our research was to investigate the fate and the effects of pesticides in the environment, particularly in the agrosystem, with the use of a bioindicator model, the snail Helix aspersa. We chose to characterize the exposure, the transfer and the effects on snails of 8 commercial herbicide and fungicide formulations (Roundup® and Bypass® = glyphosate; Basta® = glufosinate; Valiant® Flash = folpet + cymoxanil + fosetyl-Al; Corail® = tebuconazole; Cabrio® Top = pyraclostrobin + metiram-Zn; Thiovit® = sulphur; Bordeaux mixture = copper salts), commonly employed in vineyards. A field study in real conditions of pesticide application allowed the quantification of the spray deposits on soil in the parcel and in its surroundings showing the PPP drift deposits. At the same time, few effects were demonstrated on the survival and growth of juvenile snails exposed in microcosms to the different treatments, except for growth inhibition after Roundup® exposure, probably in relation to heavy spray deposits on the soil, accumulation and metabolisation of the active ingredient in the tissues. A soil extraction and analysis method involving two herbicides (glyphosate, glufosinate) was developed allowing the determination of exposure concentrations along the experiments and their persistence in a vineyard soil. The effects of Bypass® and Basta® were studied on the whole life cycle of snails in laboratory conditions. No significant effects were shown on survival and growth although an accumulation of glyphosate was revealed in snails (6 mg kg-1) exposed continuously to contaminated food (30 mg kg-1). However, we found that exposure of snails to glyphosate during their embryonic development tended to disrupt reproduction in the resulting adult snail (by decreasing fertility) due to a delayed effect of the herbicide. The potential targets affected at the level of neuro-endocrine control are discussed. All pesticides inhibited egg hatching success at lower concentrations than those applied in the field and the influence of soil characteristics on the toxicity of the pesticides was demonstrated. These effects were showcased by laboratory experiments that led to the development of embryotoxicity bioassays. This work has contributed to current understanding of the in- and on-soil fate and effects on snails (transfer and toxicity) of various pesticides applied to the vineyard. It allowed the development of tools (laboratory bioassays and field exposure device) that could help improving pesticide risk assessment proceedings in a terrestrial environment. The analysis methods designed for use in complex matrixes (soil and animal tissues) make an original contribution to environmental and human health risk assessment. Extensive analytic difficulties were encountered and it was not possible to finalize the analytical methods for all of the substances studied. Thus, the determination of pesticide residues in animal tissues still represents an essential challenge for current environmental concerns.
De plus en plus de substances chimiques sont produites dans le monde et une grande partie d'entre elles entrent dans la composition des produits phytosanitaires. La France en est le premier consommateur européen et le troisième au niveau mondial. L'objectif de nos recherches est de comprendre le devenir et les effets de ces molécules dans l'environnement, notamment agricole, grâce à l'utilisation d'un invertébré bioindicateur, l'escargot Helix aspersa. Nous avons choisi de caractériser l'exposition, le transfert et les effets sur l'escargot de 8 formulations commerciales de fongicides et d'herbicides (Roundup® et Bypass® = glyphosate; Basta® = glufosinate; Valiant® Flash = folpel + cymoxanil + fosétyl-Al; Corail® = tébuconazole; Cabrio® Top = pyraclostrobine + métirame-Zn; Thiovit® = soufre; Bouillie bordelaise = cuivre), communément utilisées en viticulture. Une étude réalisée en conditions in situ a permis de quantifier les retombées au sol des pesticides appliqués sur la vigne, dans la parcelle et en périphérie mettant en évidence les dépôts suite à la dérive des substances. En parallèle, peu d'effets ont été démontrés sur la survie et la croissance d'escargots juvéniles placés en microcosmes et soumis aux différents traitements de pesticides, mis à part un effet inhibiteur du Roundup® sur la masse des organismes, probablement en relation avec d'importants dépôts au sol, l'accumulation et la métabolisation de la substance active dans les tissus. Une méthode d'extraction et d'analyse de deux herbicides (glyphosate et glufosinate) dans le sol a été développée afin de pouvoir mesurer les concentrations d'exposition pour diverses expériences et de caractériser leur persistance dans ce sol de vigne. Les effets du Bypass® et du Basta® ont été étudiés sur l'ensemble du cycle de vie de l'escargot en conditions contrôlées. Aucun effet significatif sur la survie et la croissance n'a été démontré bien qu'une accumulation de glyphosate ait été quantifiée chez des escargots (6 mg kg-1) nourris continuellement par de l'aliment contaminé (à 30 mg kg-1). Cependant, une exposition au glyphosate des escargots durant le développement embryonnaire semble perturber leur reproduction (diminution de la fertilité) du fait d'un effet différé de cet herbicide. Les cibles potentiellement affectées au niveau du contrôle neuroendocrine sont discutées. Tous les pesticides inhibent l'éclosion des œufs de l'escargot à des concentrations inférieures à celles appliquées au champ et l'influence des caractéristiques du sol sur leur toxicité a été démontrée. Ces effets ont été mis en évidence lors d'expériences réalisées en laboratoire dans le cadre d'un développement de bioessais d'embryotoxicité. Ces travaux de thèse ont apporté des connaissances sur le comportement, en surface et dans le sol, ainsi que dans l'escargot (transfert, toxicité), de plusieurs pesticides appliqués sur la vigne. Ils ont également permis de développer plusieurs outils (bioessais de laboratoire, dispositif d'exposition sur le terrain) visant à améliorer les procédures d'évaluation du risque des pesticides dans l'environnement terrestre. Les techniques d'analyse de ces composés mises au point pour des matrices complexes (sols, tissus animaux), constituent un apport original pour l'évaluation du risque environnemental et sanitaire. D'importantes difficultés analytiques ont été rencontrées et il n'a pas été possible de finaliser les méthodes de dosage pour la totalité des substances. Ainsi, la mesure des résidus de pesticides dans les tissus d'origine animale reste un challenge fort et qui plus est, au cœur des préoccupations environnementales actuelles.