Pesticides : ce qui est connu ou suspecté de leur action délétère sur la santé

Le mot « pesticide » est un terme générique (dérivé des termes latins caedere , « tuer », et pestis , « fléau ») intégré à la langue française depuis la fin des années 1950. Les pesticides sont des molécules permettant de lutter contre des organismes nuisibles (animaux, végétaux, champignons) mais ils peuvent aussi réguler la croissance des végétaux, avoir des propriétés défoliantes ou dessicantes, ou encore améliorer le stockage ou le transport des produits de culture.¹

On distingue plusieurs catégories de pesticides en fonction de leurs cibles principales : les herbicides (adventices ou « mauvaises herbes »), les fongicides (champignons), les insecticides (insectes), les acaricides (acariens), les rodenticides (petits rongeurs), les nématicides (vers), les molluscicides (limaces), les bactéricides (bactéries), les virucides (virus)…
Les pesticides peuvent également être regroupés selon les usages auxquels ils sont destinés : cultures végétales, entretiens d’espaces verts, plantes ornementales, voiries, traitement du bois, élevage…
Selon leur structure moléculaire et leurs propriétés, ils appartiennent à différentes familles chimiques : les plus connus sont les organochlorés, les organophosphorés, les pyréthrinoïdes, les carbamates et les triazines.^{2, 3} Certains sont mis en lumière par les médias à certaines périodes, comme le glyphosate ou les néonicotinoïdes. Certains pesticides naturels appelés « bio-pesticides » sont également utilisés, comme la nicotine, la pyréthrine ou la roténone. ^{4, 5}
On distingue quatre réglementations européennes : pour les produits phytopharmaceutiques, les biocides, les médicaments et produits à usage humain, et ceux à usage vétérinaire. Toutefois, une même substance peut être soumise à plusieurs réglementations en vigueur. L’Institut de la santé et de la recherche médicale (INSERM) a publié en 2013, une expertise collective sur les effets des pesticides sur la santé, en se focalisant d’une part sur les expositions en milieu professionnel, et, d’autre part, sur les populations sensibles (jeunes enfants principalement) ; ces résultats ont été actualisés et enrichis en 2021.

La majorité des pesticides utilisés en France, principalement en milieu agricole, sont des produits phytopharmaceutiques. Si l’on considère à la fois les utilisations passées et actuelles, un millier de substances actives ayant des caractéristiques physicochimiques très diverses peuvent être dénombrées. En France, 309 substances actives phytopharmaceutiques étaient autorisées en 2012.⁶ Les pesticides sont toutefois commercialisés sous une forme différente : ils contiennent des adjuvants (solvants, tensioactifs, conservateurs), et parfois des impuretés de fabrication : ce sont les formulations commerciales. Il est donc parfois difficile d’attribuer des effets sur la santé des consommateurs à un seul type de xénobiotique plutôt qu’à des produits provenant d’un mélange de composés. D’un point de vue sanitaire, les pesticides peuvent subir une transformation dans les écosystèmes et/ou dans les organismes exposés, du fait de modification physico-chimique spontanée ou de métabolisme. Les métabolites de la substance active, les adjuvants et les impuretés peuvent posséder leur propre toxicité ou interférer avec la substance active. Ces transformations déterminent leur durée de vie. Par exemple, la vitesse de dégradation au champ du glyphosate varie de 1 à 130 jours. En revanche, les insecticides organochlorés sont des polluants organiques persistants, et pour la plupart interdits aujourd’hui ; ils sont encore présents, plusieurs décennies après leur utilisation, dans l’environnement et dans les organismes vivants, y compris chez l’être humain. Dans les sols, les dioxines peuvent persister plusieurs années et la demi-vie du chlordécone est supérieure à 100 ans.⁷
La France est le premier pays agricole de l’Union européenne, si l’on considère deux paramètres de référence : la surface agricole utile ou utilisée (SAU), soit 29 millions d’hectares en 2010, et la production agricole (69 milliards d’euros en 2011).⁶ En conséquence, il n’est pas surprenant qu’elle soit l’un des premiers utilisateurs mondiaux de pesticides, avec des achats compris entre 75 000 et 100 000 tonnes par an depuis plusieurs décennies. Les usages varient en fonction des types de culture. Les agricultrices et agriculteurs sont une des catégories socioprofessionnelles les plus exposées en tant qu’applicatrices ou applicateurs. Toutefois, l’exposition aux pesticides se produit aussi lors de leur fabrication.
Les voies d’exposition sont : cutanée, digestive ou orale, et respiratoire. Chaque situation est particulière (caractéristiques du produit, type de solvant, poudre ou liquide, serres ou champs…).
Toutefois, pour les professions agricoles, l’exposition cutanée est majoritaire. En population générale, la voie orale est la plus importante. Elle est due à l’ingestion d’aliments ou de boissons contenant des résidus de pesticides, ainsi qu’à l’ingestion non alimentaire (poussières), chez les enfants. Des valeurs toxicologiques de référence (VTR) sont utilisées pour définir des limites de contamination dans les aliments.
Concernant les contaminations des cours d’eau, en 2014, les teneurs en pesticides ont diminué de 5 % par rapport à 2013 et de 10 % par rapport à 2009 ; ces niveaux sont aussi influencés par la quantité des précipitations.⁸

La contamination des milieux (eau, aliments, sol, air) par les pesticides est un sujet préoccupant et une pro­blématique de santé publique.

Une utilisation inadéquate des pesticides peut entraîner, à très court terme (heures, jours), une intoxication aiguë et des troubles de la santé. Ces manifestations sont assez bien connues pour la plupart des pesticides. Outre la mort, en cas de surexposition, des effets allergisants, dermatologiques et respiratoires sont fréquemment rapportés. Le tableau est moins clair pour les effets à long terme des expositions, y compris à de faibles doses.
Les pathologies identifiées lors de l’expertise de l’INSERM 2013 sont les maladies neurologiques, les atteintes de la fonction de reproduction, les altérations du développement et les cancers (tableau).
La présomption forte d’un lien entre l’exposition aux pesticides et la survenue de pathologies a ainsi été caractérisée pour les lymphomes non hodgkiniens, les myélomes multiples, le cancer de la prostate, la maladie de Parkinson. Cette liste a été dressée sur la base d’études, à la fois épidémiologiques et toxicologiques. Parmi les principaux mécanismes, la survenue d’un stress oxydant (pouvant aussi bien conduire à une neurodégénérescence qu’à des mutations de l’ADN) à la suite d’une exposition à des pesticides était fréquemment retenue.

Le bilan des études sur l’association entre l’exposition aux pesticides et la grossesse, donc le développement de l’enfant, révèle de fortes présomptions d’un lien avec : malformations congénitales et morts fœtales (en cas d’exposition professionnelle), atteintes neurodéveloppementales (en cas d’exposition résidentielle), problèmes de croissance pondérale (en cas d’exposition par voie alimentaire), leucémies (en cas d’expositions professionnelle et résidentielle) et tumeurs cérébrales (en cas d’exposition professionnelle) [tableau]. Ces résultats sont à mettre en lumière avec la sensibilité des enfants pendant les périodes périnatales. Cette sensibilité est liée au fait que ces personnes sont des organismes en développement (plus de cellules sont impliquées dans les processus de prolifération et de différentiation), et que leurs systèmes de détoxication sont immatures.

Plus récemment, les maladies respiratoires dues aux produits phytosanitaires ont été corrélées avec l’utilisation de pesticides (organophosphorés, carbamates, chlorothalonil).^{9, 10} De récentes études épidémiologiques, réalisées en milieu agricole, signalent une association entre symptômes de rhinite, asthme et divers signes d’irritation respiratoire, et l'utilisation de certains produits phytopharmaceutiques.¹¹

Les maladies métaboliques sont des pathologies qui perturbent le fonctionnement de la cellule comme la production d’énergie, notamment en empêchant la bonne transformation des sucres, des graisses et des protéines par l’organisme. Le diabète de type 2 est une maladie chronique caractérisée par une hyperglycémie ; plusieurs facteurs environnementaux contribuent au développement de cette pathologie, dont les perturbateurs endocriniens.¹² Ainsi, l’exposition à de faibles doses de bisphénol A peut conduire à l’apoptose des cellules ß pancréatiques et à des changements dans l’expression des gènes régulant l’inflammation et la fonction mitochondriale. De nombreux arguments épidémiologiques et expérimentaux sous-tendent également une relation étroite entre l’exposition aux pesticides et le développement des maladies métaboliques. Ainsi, plusieurs études rapportent une association positive entre exposition à des pesticides organochlorés et diabète de type 2 chez l’être humain.¹³

L’Organisation mondiale de la santé estime qu’un quart des décès dans le monde sont dus à des expositions environnementales.

Les facteurs de risque environnementaux comme le climat, les rayonnements, la pollution de l’air, des sols et de l’eau, ainsi que l’exposition aux substances chimiques, sont la cause de nombreuses maladies. On peut les regrouper sous le terme d’exposome, qui se définit comme l'ensemble des expositions nocives environnementales, comportementales et professionnelles auquel est soumis un individu tout au long de son existence. Il semble alors crucial de mener des investigations pluridisciplinaires pour déterminer, mesurer et prévenir ces facteurs de risque environnementaux et donner aux autorités compétentes une vision holistique de la problématique afin qu’elles prennent les mesures adaptées qui s’imposent. Des approches épidémiologiques et toxicologiques complémentaires peuvent permettre d’identifier des liens de causalité entre les facteurs de l’environnement et l’apparition de maladies, et de mettre en évidence les mécanismes biologiques qui interviennent dans le processus.

Il n’existe pas de pesticide totalement spécifique d’un nuisible. Du fait de l’évolution, leurs cibles peuvent être plus ou moins conservées. Les pesticides sont donc toxiques pour les organismes cibles et potentiellement pour les organismes « non-cibles ». Cette caractéristique pourrait poser un problème majeur pour certaines substances récemment mises sur le marché, comme les inhibiteurs de succinate déshydrogénase (SDHi).¹⁴
Afin de limiter les risques associés aux pesticides, l’Union européenne a entrepris de mettre en place une réglementation pour permettre l’utilisation de ces nouvelles molécules synthétiques et établir si ces dernières ont un impact sur la santé des consommateurs. Toutefois, cette démarche législative requiert la mise en place de tests robustes et fiables pour aboutir à une évaluation sans équivoque de la dangerosité chez l'humain. Une combinaison de plusieurs approches est nécessaire. Une première approche, in vitro, vise à utiliser des lignées cellulaires humaines, mais cette stratégie ne suffit pas pour étudier les effets physiologiques liés à l’exposition aux xénobiotiques. Il est également possible de recourir à des études épidémiologiques rétrospectives, mais cette démarche se heurte à la rapidité d’apparition et au nombre de nouvelles molécules employées par les industriels. L’expérimentation animale, bien que dis­cutée sur les aspects éthiques, demeure à l’heure actuelle une approche physiologique recevable et complémentaire des deux précédentes. Elle est indispensable, notamment pour caractériser l’implication des polluants dans les perturbations métaboliques. D’autres approches sont envisageables, comme l’utilisation de cultures cellulaires organoïdes (qui peuvent être définies comme des structures multicellulaires tridimensionnelles qui reproduisent, in vitro, la micro-anatomie d'un organe¹⁵) ou encore le recours à la microfluidique, science en plein essor qui résulte de la manipulation des fluides à l'échelle micrométrique, et plus précisément « l’organe sur puce » (organ-on-chip), dont l’un des objectifs sera de bâtir un système dans lequel tous les organes seraient connectés.¹⁶ Enfin, il est possible d'évaluer la toxicité de xénobiotiques, certains n’ayant jamais été testés, par des approches mathématiques permettant de corréler les caractéristiques structurelles d'une molécule avec ses effets toxiques, ou encore d’utiliser les données expérimentales collectées sur certains produits chimiques pour identifier les propriétés structurelles des molécules statistiquement corrélées avec des effets toxiques particuliers. Cette approche de toxicologie in silico, permettant de modé­liser, notamment, la distribution et le métabolisme des pesticides (méthodes PBPK, « physiologically based pharmacokinetic »), leur réactivité (QSAR, « quantitative structure–activity relationship ») ou les événements de santé qu’ils pourraient provoquer (AOP, « adverse out­come pathways »), est une voie d’avenir complémentaire des méthodes in vitro et in vivo. Dans certains cas, elle pourrait même réduire les expérimentations animales.

Les pesticides sont, par définition, des substances destinées à lutter contre des organismes vivants, considérés comme nuisibles pour d’autres organismes vivants. Ils agissent chimiquement sur des effecteurs qui sont souvent impliqués dans des fonctions vitales ou la reproduction. Ils perturbent la signalisation nerveuse ou hormonale, la respiration cellulaire, la division cellulaire ou la synthèse de protéines, permettant le contrôle efficace du nuisible. Autrement dit, un pesticide est toujours un toxique pour la cible pour lequel il a été développé. L’expertise 2013 de l’INSERM a mis en évidence de nombreuses pathologies (cancers, maladie de Parkinson) en lien avec l’exposition professionnelle et a souligné le caractère sensible de certaines populations en cas d’exposition (jeunes enfants en développement). Dans cette expertise, toutes les pathologies n’ont pas pu être abordées et certaines d’entre elles demeurent insuffisamment étudiées. Par conséquent, l’absence de certaines maladies dans cette expertise ne signifie pas que d’autres asso­ciations et/ou liens de causalité ne seront pas identifiés par la suite. La mise à jour de cette expertise a été publiée en 2021 (encadré) ; elle est, elle aussi, en accès libre et enrichit les données.
De nouveaux systèmes d’analyse devront également être étudiés, couvrant à la fois la santé des êtres humains et des écosystèmes. Ainsi, il existe des interactions avérées entre les polluants environnementaux, comprenant les contaminants alimentaires comme les pesticides, et divers microbiotes (sol). Pour la composante intestinale, l’impact sur la santé humaine demeure insuffisamment caractérisé, alors qu’il est bien connu chez les abeilles, avec des perturbations neurocomportementales associées.¹⁷ Ces interactions sont l’un des aspects importants du concept d’exposome, mais aussi de l’impact indirect potentiel de la pollution des écosystèmes sur la santé humaine : le concept « OneHealth »*. Sur le long terme, l’utilisation des pesticides peut aussi induire des problèmes de résistances (comme pour les antibiotiques) et la sélection favorable de certaines espèces (par exemple le moustique tigre en Floride).
Tous ces éléments doivent inciter les pouvoirs publics à favoriser des recherches transdisciplinaires, utilisant de meilleurs modèles de toxicologie prédictive, et une évolution des pratiques agro-alimentaires, en tenant compte notamment de la non-spécificité des pesticides actuels, posant de plus en plus de problèmes au quotidien et soulevant de plus en plus de questions pour l’avenir de la santé planétaire.