Pyréthrine - Pyrethrin

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Structure chimique de certaines pyréthrines : pyréthrine I (R = CH 3 ), pyréthrine II (R = CO 2 CH 3 )

Les pyréthrines sont une classe de composés organiques normalement dérivés de Chrysanthemum cinerariifolium qui ont une puissante activité insecticide en ciblant le système nerveux des insectes . La pyréthrine est naturellement présente dans les fleurs de chrysanthème et est souvent considérée comme un insecticide organique lorsqu'elle n'est pas associée au butoxyde de pipéronyle ou à d'autres adjuvants synthétiques . Leurs propriétés insecticides et insectifuges sont connues et utilisées depuis des milliers d'années.

Les pyréthrines remplacent progressivement les organophosphates et les organochlorés comme pesticides de choix, car il a été démontré que ces derniers composés ont des effets toxiques importants et persistants pour l'homme.

Chimie

Propriétés physiques et chimiques de certaines pyréthrines.
Grouper Pyréthrine I Pyréthrine II
Composé chimique Pyréthrine I Cinérine I Jasmin I Pyréthrine II Cinérine II Jasmin II
Structure chimique Pyréthrine I Cinérine I Jasmin I Pyréthrine II Cinérine II Jasmin II
Formule chimique C 21 H 28 O 3 C 20 H 28 O 3 C 21 H 30 O 3 C 22 H 28 O 5 C 21 H 28 O 5 C 22 H 30 O 5
Masse moléculaire (g/mol) 328,4 316.4 330,4 372.4 360,4 374,4
Point d'ébullition (°C) 170 136–138 ? 200 ? ?
Pression de vapeur (mmHg) 2,02 x 10 -5 1,1 x 10 -6 4,8 x 10 -7 3,9 x 10 -7 4,6 x 10 -7 1,9 x 10 -7
Solubilité dans l'eau (mg/L) 0,35 3.62 0,60 125,6 0,03 214,8

Histoire

Les pyréthrines se trouvent dans les graines de la plante vivace pyrèthre ( Chrysanthemum cinerariaefolium ), qui a longtemps été cultivée commercialement pour fournir l' insecticide . Les pyréthrines sont utilisées comme insecticide depuis des milliers d'années. On pense que les Chinois broyaient les plantes de chrysanthème et utilisaient la poudre comme insecticide dès 1000 avant JC. Il était bien connu que la dynastie Chou en Chine utilisait largement la pyréthrine pour ses propriétés insecticides. Pendant des siècles, des fleurs de chrysanthème écrasées ont été utilisées en Iran pour produire de la poudre persane , un insecticide à usage domestique. Les pyréthrines ont été identifiées comme le puissant produit chimique des plantes de chrysanthème responsable des propriétés insecticides des fleurs broyées vers 1800 en Asie. Pendant les guerres napoléoniennes , les soldats français utilisaient les fleurs pour éloigner les puces et les poux de corps.

Biosynthèse

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Réaction de cyclopropanation produisant du chrysanthemyl diphosphate, un intermédiaire dans la biosynthèse de l' acide chrysanthémique

Bien après le début de leur utilisation comme insecticides, leurs structures chimiques ont été déterminées par Hermann Staudinger et Lavoslav Ružička en 1924. La pyréthrine I (C n H 28 O 3 ) et la pyréthrine II (C n H 28 O 5 ) sont des esters structurellement apparentés avec un cyclopropane. coeur. La pyréthrine I est un dérivé de l' acide (+)- trans - chrysanthémique . La pyréthrine II est étroitement apparentée, mais un groupe méthyle est oxydé en un groupe carboxyméthyle, le noyau résultant étant appelé acide pyréthrique. La connaissance de leurs structures a ouvert la voie à la production d'analogues synthétiques, appelés pyréthroïdes . Les pyréthrines sont classées comme terpénoïdes . L'étape clé de la biosynthèse des pyréthrines naturelles implique deux molécules de diméthylallyl pyrophosphate , qui se joignent pour former un cycle cyclopropane par l'action de l'enzyme chrysanthemyl diphosphate synthase .

Production

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Tanacetum cinerariifolium aussi appelé le chrysanthème dalmatien

La production commerciale de pyréthrine a lieu principalement dans les zones équatoriales montagneuses. La culture commerciale du chrysanthème dalmate a lieu à une altitude de 3000 à 6000 mètres d'altitude. Cela est dû au fait que la concentration de pyréthrine augmente à mesure que l'élévation augmente à ce niveau. La culture de ces plantes ne nécessite pas beaucoup d'eau car les conditions semi-arides et un hiver frais offrent une production optimale de pyréthrine. Une autre variété de chrysanthème utilisée pour la production de pyréthrines est le pyrèthre chrysanthème. Ces fleurs préfèrent être cultivées dans des sols secs à une altitude inférieure à celle du chrysanthème de Dalmatie pour optimiser la production de pyréthrine.

La plupart des réserves mondiales de pyréthrine et de C. cinerariaefolium proviennent du Kenya , qui produit les fleurs les plus puissantes. Les autres pays comprennent la Croatie (en Dalmatie ) et le Japon. La fleur a été introduite pour la première fois au Kenya et dans les hautes terres d'Afrique de l'Est à la fin des années 1920. Depuis les années 2000, le Kenya a produit environ 70 % de l'offre mondiale de pyrèthre. Une quantité substantielle de fleurs est cultivée par de petits agriculteurs qui en dépendent comme source de revenus. C'est une source majeure de revenus d'exportation pour le Kenya et une source de plus de 3 500 emplois supplémentaires. Environ 23 000 tonnes ont été récoltées en 1975. Les principes actifs sont extraits avec des solvants organiques pour donner un concentré contenant les six types de pyréthrines : pyréthrine I , pyréthrine II , cinerine I, cinerine II, jasmolin I et jasmolin II.

Le traitement des fleurs pour cultiver la pyréthrine est souvent un processus long et qui varie d'une région à l'autre. Par exemple, au Japon, les fleurs sont suspendues à l'envers pour sécher, ce qui augmente légèrement la concentration de pyréthrine. Pour traiter la pyréthrine, les fleurs doivent être écrasées. Le degré d'écrasement de la fleur a un effet à la fois sur la longévité de l'utilisation de la pyréthrine et sur la qualité. La poudre plus fine produite convient mieux à une utilisation comme insecticide que les fleurs plus grossièrement écrasées. Cependant, les fleurs plus grossièrement écrasées ont une durée de conservation plus longue et se détériorent moins.

Utilisation comme insecticide

La pyréthrine est le plus souvent utilisée comme insecticide et est utilisée à cette fin depuis les années 1900. Dans les années 1800, il était connu sous le nom de « poudre persane », « pellitory persan » et « zacherlin ». Les pyréthrines retardent la fermeture des canaux sodiques voltage-dépendants dans les cellules nerveuses des insectes, ce qui entraîne des décharges nerveuses répétées et prolongées. Cette hyperexcitation provoque la mort de l'insecte par perte de coordination motrice et paralysie. La résistance à la pyréthrine a été contournée en associant l'insecticide à des synergistes synthétiques tels que le butoxyde de pipéronyle . Ensemble, ces deux composés empêchent la détoxification de l'insecte, assurant la mort de l'insecte. Les synergistes rendent la pyréthrine plus efficace, permettant à des doses plus faibles d'être efficaces. Les pyréthrines sont des insecticides efficaces car elles ciblent sélectivement les insectes plutôt que les mammifères en raison de la sensibilité plus élevée des nerfs des insectes, de la plus petite taille du corps des insectes, de l'absorption cutanée plus faible des mammifères et du métabolisme hépatique plus efficace des mammifères.

Bien que la pyréthrine soit un insecticide puissant, elle fonctionne également comme un insectifuge à des concentrations plus faibles. Les observations dans les établissements alimentaires démontrent que les mouches ne sont pas immédiatement tuées, mais se trouvent plus souvent sur les rebords des fenêtres ou près des portes. Cela suggère, en raison de la faible dose appliquée, que les insectes sont poussés à quitter la zone avant de mourir. En raison de leur effet insecticide et insectifuge, les pyréthrines ont très bien réussi à réduire les populations d'insectes nuisibles qui affectent les humains, les cultures, le bétail et les animaux domestiques, tels que les fourmis, les araignées et les poux, ainsi que les moustiques, puces, et les tiques.

Comme les pyréthrines et les pyréthroïdes sont de plus en plus utilisés comme insecticides, le nombre de maladies et de blessures associées à l'exposition à ces produits chimiques augmente également. Cependant, peu de cas entraînant des effets graves sur la santé ou la mortalité chez l'homme se sont produits, c'est pourquoi les pyréthroïdes sont étiquetés produits chimiques « faiblement toxiques » et sont omniprésents dans les produits de soins à domicile. Les pyréthrines sont largement considérées comme meilleures pour l'environnement et peuvent être inoffensives si elles sont utilisées uniquement sur le terrain avec des pulvérisations localisées, car l'exposition aux UV les décompose en composés inoffensifs. De plus, ils ont peu d'effet durable sur les plantes, se dégradant naturellement ou étant dégradés par le processus de cuisson.

Les espèces de ravageurs spécifiques qui ont été contrôlées avec succès par le pyrèthre comprennent : la cicadelle de la pomme de terre, de la betterave, de la vigne et à six points, la fausse-arpenteuse du chou, la feuille de céleri, la punaise de Say, la chrysomèle du concombre à douze points, les punaises des pêches, les thrips de la vigne et des fleurs , et la noctuelle de la canneberge.

Toxicité

Les pyréthrines sont parmi les insecticides les plus sûrs du marché en raison de leur dégradation rapide dans l'environnement.

Les similitudes entre la chimie des pyréthrines et des pyréthrinoïdes synthétiques incluent un mode d'action similaire et une toxicité presque identique pour les insectes (c'est-à-dire que les pyréthrines et les pyréthrinoïdes induisent un effet toxique chez l'insecte en agissant sur les canaux sodiques).

Certaines différences dans la chimie entre les pyréthrines et les pyréthrinoïdes synthétiques ont pour résultat que les pyréthrinoïdes synthétiques ont une persistance environnementale relativement plus longue que les pyréthrines. Les pyréthrines ont une persistance environnementale plus courte que les pyréthroïdes synthétiques parce que leur structure chimique est plus sensible à la présence de lumière UV et aux changements de pH.

L'utilisation de pyréthrine dans des produits tels que les insecticides naturels et les shampooings augmente la probabilité de toxicité chez les mammifères exposés. Des cas médicaux sont apparus montrant des décès dus à l'utilisation de la pyréthrine, incitant de nombreux agriculteurs biologiques à cesser d'en utiliser. Un cas mortel d'une fillette de 11 ans souffrant d'asthme connu et ayant utilisé un shampooing contenant seulement une petite quantité (0,2 % de pyréthrine) pour laver son chien a été documenté.

Toxicité chronique de la pyréthrine chez l'homme

La toxicité chronique chez l' homme se produit le plus rapidement par la respiration dans les poumons, ou plus lentement par l'absorption par la peau. Des réactions allergiques peuvent survenir après l'exposition, entraînant des démangeaisons et une irritation de la peau ainsi que des sensations de brûlure. Ces types de réactions sont rares car le composant allergène de la pyréthrine dans les pyréthroïdes semi-synthétiques a été supprimé. Les composés métabolites de la pyréthrine sont moins toxiques pour les mammifères que leurs auteurs, et les composés sont soit décomposés dans le foie ou le tractus gastro-intestinal , soit excrétés dans les fèces; aucune preuve de stockage dans les tissus n'a été trouvée.

Toxicité du pyrèthre

L'exposition au pyrèthre, la forme brute de la pyréthrine, a des effets nocifs sur la santé des mammifères. Le pyrèthre a également un effet allergène que les pyréthroïdes commerciaux n'ont pas. Chez les mammifères, une exposition toxique au pyrèthre peut entraîner un engourdissement de la langue et des lèvres, une bave , une léthargie , des tremblements musculaires , une insuffisance respiratoire , des vomissements , une diarrhée , des convulsions, une paralysie et la mort . L'exposition au pyrèthre à des niveaux élevés chez l'homme peut provoquer des symptômes tels qu'une respiration asthmatique, des éternuements, une congestion nasale, des maux de tête, des nausées, une perte de coordination, des tremblements, des convulsions, des rougeurs du visage et un gonflement. Il existe une possibilité de dommages au système immunitaire qui conduit à une aggravation des allergies suite à une toxicité. Les nourrissons sont incapables de décomposer ingénieusement le pyrèthre en raison de la facilité de pénétration cutanée, provoquant des symptômes similaires à ceux des adultes, mais avec un risque accru de décès.

Effets environnementaux

Habitats aquatiques

En milieu aquatique, la toxicité de la pyréthrine fluctue, augmentant avec la hausse des températures, de l'eau et de l'acidité. Le ruissellement après l'application est devenu une préoccupation pour les organismes aquatiques vivant dans les sédiments, car les pyréthroïdes peuvent s'accumuler dans ces zones. La vie aquatique est extrêmement sensible à la toxicité de la pyréthrine et a été documentée chez des espèces telles que le touladi . Bien que les pyréthrines soient rapidement métabolisées par les oiseaux et la plupart des mammifères, les poissons et les invertébrés aquatiques n'ont pas la capacité de métaboliser ces composés, ce qui entraîne une accumulation toxique de sous-produits. Pour lutter contre l'accumulation de pyréthroïdes dans les plans d'eau, l' Environmental Protection Agency (EPA) a mis en place deux initiatives d'étiquetage. Les dangers pour l'environnement et l'étiquetage général des produits d'extérieur non agricoles pour les pyréthrinoïdes et les pyréthrines synergisées ont été révisés en 2013 afin de réduire le ruissellement dans les plans d'eau après utilisation dans les zones résidentielles, commerciales, institutionnelles et industrielles. La Pyrethroid Spray Drift Initiative a mis à jour le langage pour l'étiquetage de tous les produits à base de pyréthroïdes à utiliser sur les cultures agricoles. En raison de sa forte toxicité pour les poissons et les invertébrés aquatiques, même à faible dose, l'EPA recommande des alternatives telles que des méthodes sans pesticides ou des produits chimiques alternatifs qui sont moins nocifs pour l'environnement aquatique environnant.

Les abeilles

Les pyréthrines sont largement utilisées comme insecticides non spécifiques. Il a été démontré que les abeilles sont particulièrement sensibles à la pyréthrine, avec des doses mortelles aussi faibles que 0,02 microgramme. En raison de cette sensibilité et du déclin des pollinisateurs , il est recommandé d'appliquer les pyréthrines la nuit pour éviter les heures typiques de pollinisation, et sous forme liquide plutôt que sous forme de poussière.

Les références

Liens externes