Des chercheurs de l’Institut de chimie de São Carlos ont réussi à réduire le nombre d’insectes et de grains de pollen nécessaires pour identifier les insecticides, réduisant ainsi l’impact de la technique sur l’environnement
Ces dernières années, apiculteurs et chercheurs se sont inquiétés de la diminution de la diversité et de la population d’abeilles, et au Brésil notamment, les épisodes de mortalité de ces insectes et d’abandon de ruches suite à l’utilisation massive de pesticides sont de plus en plus fréquents. Même à de faibles concentrations, ces produits chimiques peuvent affecter le comportement des abeilles, réduisant leur durée de vie et, par conséquent, les empêchant de faire leur noble travail plus longtemps. Pour les producteurs de miel, par exemple, identifier à l’avance si les abeilles sont exposées ou empoisonnées par des pesticides est important pour définir des stratégies qui évitent les dommages, comme le transfert des ruches vers un autre endroit.
Cependant, la détermination des pesticides dans les matrices biologiques, comme dans l’organisme des abeilles, est une tâche difficile à réaliser, car les produits se trouvent généralement à des concentrations extrêmement faibles. Cela signifie que, dans les méthodes conventionnelles, des centaines voire des milliers d’abeilles sont sacrifiées pour que l’équipement puisse détecter les pesticides, en courant toujours le risque de ne pas les trouver. Pour collaborer dans ce sens, des chercheurs de l’Institut de chimie de São Carlos (IQSC) de l’USP ont développé une nouvelle technique plus rapide, plus simple, moins chère et nécessitant des quantités beaucoup plus faibles de ces insectes afin que des nanogrammes de pesticides puissent être identifiés dans les tissus des abeilles. , dans le pollen présent dans les ruches et même dans le miel.
Dans l’étude, les scientifiques ont travaillé avec deux espèces d’abeilles, les africanisées (Apis mellifera L.) et les jataís natifs (Tetragonisca angustula Latreille (1811)). L’objectif était d’utiliser le moins possible de ces insectes afin que deux pesticides largement utilisés au Brésil et dans le monde, l’imidaclopride et le thiaméthoxame, puissent être détectés. Les résultats étaient expressifs. Dans la méthode conventionnelle, environ 150 abeilles de l’espèce étaient nécessaires. Apis mellifera L. (environ 15 grammes) pour les pesticides à identifier, mais dans les travaux menés à l’IQSC, avec seulement trois pollinisateurs (0,3 gramme), ce résultat était déjà possible d’obtenir, soit un nombre 50 fois plus petit. Concernant la détection de pesticides dans les tissus des abeilles de l’espèce Tétragonique angulaire, avec seulement 10 insectes (0,03 gramme) les chercheurs sont déjà parvenus à identifier les produits agrochimiques, alors que dans la méthode standard il faudrait avoir 5 000 abeilles (15 grammes), un nombre 500 fois supérieur. Juste pour référence, le nombre d’abeilles qui vivent dans une ruche jataí peut aller de centaines à 5 000 pollinisateurs. Cela indique qu’une ruche entière de l’espèce pourrait être compromise afin que les produits chimiques puissent être identifiés.
« En pensant à la fonction principale de l’abeille, qui est d’effectuer la pollinisation, si nous prélevons une plus petite quantité de ces insectes dans la nature pour effectuer ce type d’évaluation, ce sera un grand avantage. Les progrès que nous avons réalisés permettront de remplacer les techniques traditionnelles par des alternatives plus respectueuses de l’environnement, réduisant la mortalité des abeilles pour analyse », explique Ana Maria Barbosa Medina, doctorante à l’IQSC et auteur de l’ouvrage.
Selon le scientifique, un autre avantage que la nouvelle technique apportera à l’environnement est la réduction de la quantité de pollen nécessaire à la détection des produits agrochimiques. Dans l’étude, elle a utilisé 150 fois moins de grains de pollen pour identifier les pesticides couverts par la recherche. Toutes ces avancées ont, par conséquent, permis également des analyses plus rapides et moins chères, car il y a eu une diminution de l’utilisation de réactifs (environ 15 fois moins de produits). La technique peut également être adaptée pour détecter d’autres types de pesticides et chez d’autres espèces d’abeilles.
« Avec l’utilisation de petites quantités d’insectes, il est possible d’alerter la communauté scientifique que ces pesticides contaminent les abeilles et que des mesures doivent être prises. Dans notre étude, nous avons pu identifier des concentrations plus faibles (de l’ordre du ngL-1) de pesticides que la méthode traditionnelle. L’apiculteur veut savoir si l’endroit où il a les ruches expose les abeilles à la contamination et, s’il découvre tôt que les insectes sont touchés, il peut se déplacer vers un autre endroit et éviter des pertes financières. L’idée est d’effectuer ce type de suivi en utilisant moins d’abeilles », explique Eny Maria Vieira, professeur à l’IQSC et conseiller d’Ana. Le professeur dit que la quantité de pesticide qu’ils peuvent détecter est si faible que c’est comme s’ils l’avaient trouvé dans au milieu d’un billion de voitures blanches un point noir dans l’un des véhicules.
Comment fonctionne la méthode ?
Pour évaluer s’il y a des pesticides dans les tissus des abeilles, les chercheurs suivent un protocole. Brièvement, ils collectent une certaine quantité d’abeilles qui sont broyées et mélangées à de l’acétonitrile (solvant), qui est un composé organique. Le mélange est agité et quelques sels sont ajoutés. Tout ce processus fait que les pesticides, s’ils sont présents, quittent les tissus des abeilles et rejoignent le solvant, car ils ont une grande affinité pour le produit organique. Ce mélange passe par une centrifugation qui sépare à la fois les sels et les abeilles et permet d’enlever la partie liquide composée du solvant et des pesticides et de la placer dans le chromatographe, équipement qui sépare les produits chimiques et les envoie vers un autre appareil, le spectromètre chargé de détecter et quantifier les pesticides. Pour réduire la quantité d’insectes, de réactifs et de pollen nécessaires à l’identification des composés toxiques, les chercheurs ont effectué de nombreux tests avec différentes mesures jusqu’à ce qu’ils atteignent les niveaux minimaux qui rendraient la détection possible.
L’imidaclopride et le thiaméthoxame, tous deux des insecticides de la famille des néonicotinoïdes, ont été introduits dans les années 1990 et depuis lors, leur utilisation a augmenté au fil des ans. Même interdits dans l’Union européenne, ils sont parmi les insecticides les plus utilisés dans les plantations du monde entier, appliqués à la canne à sucre, au riz, aux céréales, au maïs, au tournesol, aux pommes de terre, aux fruits, au coton, aux légumes, entre autres. Au Brésil, les deux produits sont autorisés à l’application.
LES Apis mellifera L., également connue sous le nom d’abeille « africanisée » ou « tueuse », est un poly-hybride issu du croisement d’abeilles européennes (Apis mellifera mellifera, Apis mellifera ligustica et Apis mellifera carnica) avec des femmes africaines (Apis mellifera scutellata). Ils vivent dans des ruches, qui peuvent être artificielles ou naturelles. À l’intérieur, les ouvrières utilisent de la cire pour construire des rayons, où elles stockent du miel et du pollen pour nourrir à la fois les larves et les insectes adultes. Les femelles diffèrent des faux-bourdons (mâles) en ce qu’elles ont un dard.
déjà le Tétragonique angulaire, également appelée jataí-jaune, est une abeille sociale de la famille Meliponíneo, largement répandue au Brésil. Il mesure jusqu’à quatre millimètres et construit des nids de cire dans des espaces creux de la nature. Sans dard, elle a l’habitude de mordre les gens et de s’emmêler dans leurs cheveux si on la provoque, mais elle est considérée comme une abeille docile et facile à manipuler par les producteurs de miel.
Importance pour l’humanité
Les abeilles sont considérées comme les agents pollinisateurs les plus importants en raison de leur grand nombre, car elles représentent environ 25 000 des 40 000 espèces existantes. Ils pollinisent une grande variété de fleurs, contribuent au maintien de la biodiversité végétale sur Terre et assurent la production de fruits et de graines, en plus de la reproduction de diverses plantes. Selon l’Organisation des Nations Unies pour l’alimentation (FAO), 85 % des espèces connues de plantes à fleurs et 70 % des cultures agricoles dépendent des pollinisateurs pour se reproduire, principalement des abeilles.
Certaines plantes ont même besoin de visites fréquentes, comme la fleur de pommier, qui nécessite quatre à cinq visites des abeilles pour recevoir suffisamment de grains de pollen pour la fertilisation. On estime qu’environ 60% des plantes cultivées pour la consommation humaine au Brésil dépendent de la pollinisation des abeilles et, dans ce contexte, on estime que les valeurs globales du service de pollinisation des cultures représentent entre 195 et 387 milliards de dollars US. pour le secteur agricole. En plus d’augmenter la productivité et la qualité des fruits, les pollinisateurs sont également essentiels pour la production de miel et d’autres produits tels que les gelées et la propolis.
Pour développer et prouver l’efficacité de la méthode développée à l’IQSC, les chercheurs ont collecté des abeilles Apis mellifera L. de sites et de ruchers à l’intérieur de São Paulo. Pour la validation et la détection de la technique chez les abeilles jataí, les scientifiques ont obtenu des échantillons d’abeilles et de pollen dans le méliponaire du Centre d’études des ressources en eau et de l’environnement (CRHEA), de l’École d’ingénierie de São Carlos (EESC) de l’USP, et des plantations de fraises à Bom Repouso (MG). « Nous avons identifié les deux pesticides étudiés dans les tissus des abeilles africanisées. déjà dans les abeilles
jataís, nous avons détecté de l’imidaclopride, qui n’est pas utilisé à l’origine dans les fraises, mais dans les cultures de pommes de terre et de maïs proches de la région. Cela prouve que les abeilles ne recherchent pas de nourriture à partir d’une seule source, voyageant dans d’autres régions, avec différentes plantations », explique Ana. Il s’agissait de la première étude au monde à identifier des pesticides chez les abeilles jataí.
La recherche de l’IQSC a été financée par la Fondation pour le soutien à la recherche de l’État de São Paulo (Fapesp) et par le Conseil national pour le développement scientifique et technologique (CNPq).
Par Henrique Fontes, du Service Communication de l’IQSC
Plus d’informations : e-mail journalismo@iqsc.usp.br
