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Les nématodes dans la lutte antiparasitaire

Sujets: Environnement bâti, Lutte antiparasitaire

Le ministère de l’Environnement a demandé à un ministère de la Santé provincial de donner son avis sur les risques sanitaires de l’emploi de nématodes dans la lutte contre l’anneleur de la canneberge (Chrysoteuchia topiaria), un pyralidé affectant la viabilité économique de la production provinciale de canneberges. Dans le cadre de votre stage au ministère de la Santé, vous êtes chargé(e) de rédiger une réponse. Voici les grandes lignes de la façon dont vous pourriez structurer votre réponse.

 
Qu’est-ce que les nématodes?
 
Les nématodes sont des vers non segmentés de taille généralement microscopique, également appelés « vers ronds ». Il en existe un à vingt millions de sous-espèces selon les estimations. On trouve des nématodes de différents types dans presque tous les environnements de la planète, des fonds marins aux déserts en passant par les marais et les calottes glaciaires des pôles1-3. Certains nématodes se nourrissent de bactéries ou de végétaux, tandis que d’autres parasitent des insectes ou d’autres animaux1. Certaines espèces de nématodes parasitent les humains; il s’agit notamment des ascarides (Ascaris), des filaires, des ankylostomes, des oxyures (Enterobius) et des trichocéphales (Trichuris trichiura)4.
 
Les nématodes employés dans la lutte contre les insectes appartiennent à des sous-espèces très différentes des parasites humains. Ils sont également appelés « nématodes entomopathogènes », « nématodes bénéfiques » ou « nématodes de lutte biologique »2,3. Dans la suite de ce document, le terme « nématode » est utilisé pour désigner plus particulièrement les nématodes entomopathogènes. Ces derniers ne sont pas des parasites à proprement parler, car ils ne se nourrissent pas directement de leur hôte. Les véritables parasites causant la mort des insectes sont des bactéries symbiotiques libérées par ces nématodes2,3.
 
Les nématodes entomopathogènes sont des organismes terricoles naturellement présents dans l’eau pelliculaire entourant les particules du sol1. Les plus prometteurs pour la lutte contre les insectes nuisibles appartiennent aux genres Steinernematidae et Heterorhabditidae1,3, qui regroupent des espèces libérant des bactéries entomoparasites appartenant respectivement aux genres Xenorhabdus et Photorhabdus1. Les nématodes sont efficaces contre un large éventail d’insectes hôtes en laboratoire3,5, mais leur efficacité est plus restreinte sur le terrain, où les conditions du milieu ne sont pas contrôlables3.
 
Quels sont les différents types de nématodes et quels insectes nuisibles détruisent-ils?
 
Les espèces de nématodes actuellement commercialisées sont les suivantes : Steinernema carpocapsae, Steinernema feltiae, Steinernema riobrave, Heterorhabditis bacteriophora, Heterorhabditis marelatus et Heterorhabditis megidis1,3. Elles s’emploient essentiellement pour lutter contre les insectes nuisibles aux végétaux tels que gazon, pelouses, jardins, pépinières, plantations d’agrumes et cultures de canneberges ou de champignons1,3. Les larves terricoles de plusieurs espèces d’insectes, appartenant surtout à l’ordre des lépidoptères (anneleur de la canneberge) et à celui des coléoptères (scarabée oriental, charançon noir de la vigne, charançon de la racine du fraisier, chrysomèle des racines de l’atoca), sont des parasites communs des cultures de canneberges6. Les espèces Steinernema carpocapsae et Steinernema glaseri se sont avérées efficaces contre le charançon noir de la vigne dans les cultures de canneberges de l’État de Washington, en réduisant sa présence de 96 % et 100 % respectivement7. Dans un autre essai de terrain, Heterorhabditis bacteriophora et Steinernema carpocapsae ont réduit les populations de charançon noir de la vigne de 56 à 100 %6. Steinernema carpocapsae s’est aussi montré efficace contre l’anneleur de la canneberge, en réduisant ses populations de 44 à 92 % dans différentes études de terrain réalisées dans la région Nord-Ouest Pacifique6. Le charançon de la racine du fraisier n’est pas aussi sensible aux nématodes que le charançon noir de la vigne6. Bien que l’efficacité des nématodes contre le charançon de la racine du fraisier n’ait pas été aussi largement étudiée, les essais de terrain indiquent que Heterorhabditis bacteriophora et Steinernema carpocapsae entraînent une mortalité de 32 à 90 % chez celui-ci. Le tableau ci-dessous récapitule les principales espèces de nématodes utilisables contre les insectes nuisibles dans les cultures de canneberges1-3,7,8.
Insecte nuisible visé Espèces de nématodes
Charançon de la racine du fraisier Hb, Sc
Charançon noir de la vigne Hmeg, Hb, Hm, Sg
Anneleur de la canneberge Hb, Sc, Hm
Chenilles tisseuses Sc
Vers gris Sc
Légionnaires Sc
Vers du bois Sc
Hb = Heterorhabditis bacteriophora, Sc = Steinernema carpocapsae, Hmeg = Heterorhabditis megidis, Hm = Heterorhabditis marelatus, Sg = Steinernema glaseri
 
Comme beaucoup de nématodes sont très sensibles à la température, certains sont mieux adaptés à l’emploi au Canada que d’autres. Les sols plus froids ralentissent l’activité antiparasitaire des nématodes et la mortalité des insectes nuisibles8. Sous tous les climats, le charançon noir de la vigne doit être éliminé avant que la température ne descende en dessous de 11 °C, car ses larves peuvent alors poursuivre leur développement en échappant à l’activité des nématodes6. Heterorhabditis megidis peut infecter les insectes en dessous de 15 °C3,8. Bien que Steinernema carpocapsae atteigne son efficacité maximale entre 22 et 28 °C3, il s’emploie avec succès contre le charançon de la racine dans les cultures de canneberges de l’ouest de l’État de Washington jusqu’à des températures de sol aussi faibles que 14 °C7. L’efficacité de Heterorhabditis bacteriophora est réduite lorsque la température du sol est inférieure à 20 °C3. Steinernema riobrave étant adapté à des températures relativement élevées8, il peut s’avérer inefficace dans certaines régions du Canada.
 
Comment les nématodes agissent-ils contre les insectes nuisibles?
 
Les nématodes emploient différentes stratégies pour trouver leur insecte hôte. Heterorhabditis bacteriophora recherche activement son hôte, tandis que Steinernema carpocapsae se tient à l’affût des insectes de passage1,3,8,9. Les nématodes détectent leurs insectes hôtes au moyen d’indices chimiques, thermiques, tactiles ou vibratoires9. Lorsqu’ils trouvent un hôte, ils le pénètrent et provoquent sa mort.
 
La vie des nématodes comporte plusieurs stades1-3,5 :
  1. Au troisième stade larvaire (0,4 à 1,5 mm de longueur), les nématodes présents dans le sol sont infectieux et pénètrent un insecte par ses ouvertures naturelles (bouche, anus ou orifices respiratoires).
  2. Ils s’installent dans la cavité générale de l’insecte et y libèrent leurs bactéries. Ces bactéries produisent des toxines qui tuent l’insecte dans les deux ou trois jours.
  3. Les nématodes se nourrissent alors de l’hôte en liquéfaction et des bactéries pour se développer jusqu’au stade adulte.
  4. Les nématodes se reproduisent (leurs œufs donnent naissance à des larves).
  5. Les larves infectieuses quittent le cadavre de l’insecte en quête d’un nouvel hôte.
Lorsque les conditions sont optimales, l’infection des insectes nuisibles par les nématodes se manifeste dans les 5 à 7 jours suivant l’application. Selon le genre de nématodes utilisé, les insectes tués prennent une teinte brune (Steinernematidae) ou rouge (Heterorhabditidae)1,3,8. Cependant, les insectes morts ne sont pas toujours visibles2.
 
Comment applique-t-on les nématodes?
 
En agriculture, les nématodes peuvent être pulvérisés au moyen du matériel d’épandage ordinaire1,5,8. Ils sont cependant sensibles aux systèmes à haute pression3, ainsi qu’à la lumière du soleil (UV) et aux températures élevées; il faut donc les appliquer tôt le matin ou en soirée3,5. Il est recommandé d’irriguer le terrain avant et après l’application pour faciliter la pénétration des nématodes dans le sol1,3,5. Les nématodes peuvent supporter une exposition de courte durée (2 à 24 h) à de nombreux insecticides, fongicides, herbicides, engrais et régulateurs de croissance chimiques et biologiques10.
 
Quels sont les risques sanitaires posés par les nématodes?
 
Les nématodes constituent un agent biologique capable de remplacer les pesticides chimiques d’usage courant dans la lutte contre les parasites des cultures de canneberges. Ces insecticides sont notamment l’acéphate, l’azinphos-méthyl, le carbaryl, le diazinon, le malathion et le phosmet11.
 
Les nématodes entomopathogènes sont porteurs de bactéries, mais celles-ci ne peuvent pas vivre de manière indépendante et ne peuvent pas infecter les humains1,2,5. Ils sont également sans danger pour les animaux et les plantes2. Les espèces de nématodes qui parasitent les humains ne s’utilisent pas dans la lutte contre les insectes.
 
Comme les nématodes ne peuvent pas vivre hors du sol, ils ne peuvent pas infecter les insectes non visés vivant hors du sol (tels que les insectes foliaires). Ils peuvent accroître la mortalité des arthropodes non visés vivant dans le sol, mais de manière partielle, temporaire et limitée dans l’espace12. Une étude réalisée dans l’État de Washington a montré que les nématodes ne se dispersent pas au-delà de la parcelle traitée7. L’introduction de nématodes exotiques peut entraîner une réduction des espèces indigènes (pollution biologique), mais celles-ci survivent en grandes quantités, car la mobilité des nématodes est généralement très faible12.
 
Quels sont les avantages et les inconvénients de l’emploi de nématodes pour protéger les cultures de canneberges contre les parasites?
 
Les cultures de canneberges peuvent être affectées par plusieurs insectes nuisibles, tels que l’anneleur de la canneberge, le charançon de la racine du fraisier, le charançon noir de la vigne, les chenilles tisseuses, les vers gris, les légionnaires et les vers de bois. L’absence d’insecticides chimiques pour certains d’entre eux (anneleur de la canneberge, légionnaires et charançon de la racine du fraisier)11 rend la lutte biologique indispensable. L’emploi de nématodes plutôt que de pesticides pour lutter contre les parasites des cultures de canneberges peut présenter les avantages et inconvénients ci-dessous.
 
Avantages
  • On considère qu’ils sont sans danger pour les humains, les plantes et les animaux et relativement sans danger pour l’environnement, en particulier par rapport aux pesticides traditionnels. Contrairement aux pesticides, les nématodes ne nécessitent ni équipements de protection individuelle (tels qu’un masque de sécurité), ni délai de sécurité après traitement, et ne produisent ni résidus, ni contamination des eaux souterraines3,5.
  • Les champs de canneberges offrent souvent un milieu favorable aux nématodes : autour des racines, le sol est humide et protégé des rayons UV et des températures extrêmes6,8.
Inconvénients
  • Les nématodes sont sensibles aux facteurs environnementaux, comme les rayons UV et les températures élevées5, dont certains sont difficiles à contrôler.
  • Les nématodes peuvent être incompatibles avec certains pesticides chimiques employés pour lutter contre d’autres parasites.
  • Les nématodes sont généralement plus coûteux que les insecticides chimiques traditionnels13.
  • Les nématodes nécessitent des applications périodiques : il existe un équilibre numérique naturel entre insectes hôtes et nématodes. Lorsque cet équilibre est perturbé en faveur des nématodes, ceux-ci tuent les insectes, mais disparaissent à leur tour jusqu’à ce que les populations d’insectes commencent à se reconstituer2.
  • Les préparations de nématodes ont une courte durée de vie.
Quelle réglementation régit l’emploi des nématodes?
 
Les nématodes étant généralement considérés comme des macro-organismes, ils ne nécessitent pas d’homologation dans de nombreux pays12. Au Canada, les agents de lutte biologique sont régis par la Loi sur la protection des végétaux, administrée par l’Agence canadienne d’inspection des aliments14, mais l’emploi des nématodes ne nécessite actuellement aucune homologation12.
 
Remerciements
Les docteurs Raina Fumerton et Piotr Klakowicz, résidents en médecine communautaire à l’Université de la Colombie-Britannique, ont formulé une première réponse. Mme Erna van Balen a apporté un supplément de contenu. Nous tenons à remercier Mmes Mary Mitchell, Michele Wiens et Helen Ward ainsi que MM. John Worgan, Peter Chan et Yadvinder Bhuller, pour leur précieuse contribution et leur révision attentive de ce document.
 
Bibliographie
  1. Barbercheck M. Insect-parasitic nematodes for the management of soil-dwelling insects. University Park, PA: Penn State University, College of Agricultural Sciences; 2011.
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  3. Cornell University. Biological control. Ithaca, NY: Cornell University, College of Agriculture and Life Sciences, Department of Entomology; 2011.
  4. Troeh FR, Donahue RL. Dictionary of agricultural and environmental science. New York, NY: Wiley-Blackwell; 2003.
  5. Natural pest control with beneficial nematodes. Tucson, AZ: Garden Insects; 2011.
  6. Cowles RS, Polavarapu S, Williams RM, Thies A, Ehlers R-U. Chapter 12: Soft fruit applications. In: Grewal PSE, R-U, Shapiro-Ilan DI, editors. Nematodes as biocontrol agents. New York, NY: CABI; 2005.
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  8. Polavarapu S. Insecticidal nematodes for cranberry pest management. Chatsworth, NJ: Ohio State University; 1999.
  9. Fitzpatrick S. Understanding beneficial nematodes. Cranberry web - Newsletter of the BC Cranberry Marketing Commission [serial on the Internet]. Agassiz, BC: Agriculture and Agri-Food Canada, Pacific Agri-Food Research Centre; 2006; 1(1).
  10. Koppenhöfer AMG, P S. Compatibility and interactions with agrochemicals and other biocontrol agents. In: Gaugler R, editor. Entomopathogenic nematology. New York, NY: CABI; 2005. p. 363-81.
  11. Agriculture and Agri-Food Canada. Profil de la culture de la canneberge au Canada - insectes et acariens. Ottawa, Ont.: Gouvernement du Canada; 2011.
  12. Ehlers R-U. Chapter 6. Forum on safety and regulation. In: Grewal PS, Ehlers R-U, Shapiro-Ilan DI, editors. Nematodes as biological control agents. Cambridge, MA: CABI Publishing; 2005.
  13. Wright D, Peters A, Schroer S, Fife J. Chapter 5: Application technology. In: Grewal PS, Ehlers RU, DI S-E, editors. Nematodes as biocontrol agents. Oxfordshire: CABI Publishing; 2005.
  14. Kuhlmann U. International regulation practise for macrobials. Wallingford, UK: CABI; 2006 (?).

Février 2012

Remarque