Pyréthroïde

Un pyréthroïde est un composé organique similaire aux pyréthrines naturelles , produites par les fleurs de pyrèthres ( Chrysanthemum cinerariaefolium et C. coccineum ). Les pyréthroïdes sont utilisés comme insecticides commerciaux et domestiques .

En concentrations domestiques, les pyréthroïdes sont généralement inoffensifs pour les humains. Cependant, les pyréthroïdes sont toxiques pour les insectes tels que les abeilles , les libellules , les éphémères , les taons et certains autres invertébrés , y compris ceux qui constituent la base des réseaux alimentaires aquatiques et terrestres . Les pyréthroïdes sont toxiques pour les organismes aquatiques , en particulier les poissons. Il a été démontré qu'ils constituent une mesure de contrôle efficace des épidémies de paludisme, grâce à des applications en intérieur.

Les pyréthroïdes sont excitotoxiques pour les axones . Ils agissent en empêchant la fermeture des canaux sodiques voltage-dépendants dans les membranes axonales . Le canal sodique est une protéine membranaire avec un intérieur hydrophile . Cet intérieur est formé précisément pour permettre aux ions sodium de traverser la membrane, de pénétrer dans l'axone et de propager un potentiel d'action . Lorsque la toxine maintient les canaux dans leur état ouvert, les nerfs ne peuvent pas se repolariser , laissant la membrane axonale dépolarisée en permanence , paralysant ainsi l'organisme. Les pyréthroïdes peuvent être combinés avec le butoxyde de pipéronyle synergique , un inhibiteur connu des enzymes microsomales P450 qui sont importantes dans le métabolisme du pyréthroïde. De cette façon, l'efficacité (létalité) du pyréthroïde est augmentée. Il est probable qu'il existe également d'autres mécanismes d'intoxication. On pense que la perturbation de l’activité neuroendocrine contribue à leurs effets irréversibles sur les insectes, ce qui indique une action pyréthroïde sur les canaux calciques voltage-dépendants (et peut-être sur d’autres canaux voltage-dépendants plus largement).

Les pyréthroïdes sont classés en fonction de leur mécanisme d'action biologique, car ils ne partagent pas une structure chimique commune. Beaucoup sont des dérivés de l'acide 2,2-diméthylcyclopropanecarboxylique, comme l'acide chrysanthémique , estérifié avec un alcool . Cependant, le cycle cyclopropyle n'est pas présent dans tous les pyréthroïdes. Le fenvalérate , développé en 1972, en est un exemple et a été le premier pyréthroïde commercialisé sans ce groupe.

Les pyréthroïdes dépourvus de groupe α-cyano sont souvent classés comme pyréthroïdes de type I et ceux qui en possèdent sont appelés pyréthroïdes de type II . Les pyréthroïdes dont le nom commun commence par « cy » ont un groupe cyano et sont de type II. Le fenvalérate contient également un groupe α-cyano .

Certains pyréthroïdes, comme l'étofenprox , n'ont pas non plus la liaison ester que l'on retrouve dans la plupart des autres pyréthroïdes et ont une liaison éther à sa place. Le silafluofène est également classé comme un pyréthroïde et possède un atome de silicium à la place de l'ester. Les pyréthroïdes ont souvent des centres chiraux et seuls certains stéréoisomères fonctionnent efficacement comme insecticides .

Les pyréthroïdes sont toxiques pour les insectes tels que les abeilles , les libellules , les éphémères , les taons et certains autres invertébrés , y compris ceux qui constituent la base des réseaux trophiques aquatiques et terrestres . Ils sont toxiques pour les organismes aquatiques, y compris les poissons.

Les pyréthroïdes sont généralement décomposés par la lumière du soleil et l'atmosphère en un ou deux jours, mais lorsqu'ils sont associés aux sédiments, ils peuvent persister pendant un certain temps.

Les pyréthroïdes ne sont pas affectés par les systèmes de traitement secondaire classiques des stations d'épuration des eaux usées municipales . Ils apparaissent dans les effluents, généralement à des niveaux mortels pour les invertébrés.

L'absorption des pyréthroïdes peut se faire par voie cutanée, par inhalation ou par ingestion. Les pyréthroïdes ne se lient souvent pas efficacement aux canaux sodiques des mammifères . Ils sont également mal absorbés par la peau et le foie humain est souvent capable de les métaboliser relativement efficacement. Les pyréthroïdes sont donc beaucoup moins toxiques pour les humains que pour les insectes.

Il n’est pas clairement établi si l’exposition chronique à de petites quantités de pyréthroïdes est dangereuse ou non. Cependant, de fortes doses peuvent provoquer une intoxication aiguë, qui met rarement la vie en danger. Les symptômes typiques comprennent une paresthésie faciale , des démangeaisons, des brûlures, des étourdissements, des nausées, des vomissements et des cas plus graves de contractions musculaires. Une intoxication grave est souvent causée par l’ingestion de pyréthroïdes et peut entraîner divers symptômes tels que des convulsions, un coma , des saignements ou un œdème pulmonaire . Il existe une association entre les pyréthroïdes et un développement socio-émotionnel et langagier précoce plus faible.

Les pyréthroïdes sont très toxiques pour les chats , mais pas pour les chiens . L'empoisonnement chez les chats peut entraîner des convulsions, de la fièvre, de l'ataxie et même la mort. L'empoisonnement peut se produire si des produits antipuces contenant des pyréthroïdes , destinés aux chiens, sont utilisés sur les chats. Le foie des chats détoxifie les pyréthroïdes par glucuronidation plus mal que celui des chiens, ce qui est la cause de cette différence. À l'exception des chats, les pyréthroïdes ne sont généralement pas toxiques pour les mammifères ou les oiseaux . Ils sont souvent toxiques pour les poissons , les reptiles et les amphibiens .

L’utilisation de pyréthroïdes comme insecticides a conduit au développement d’une résistance généralisée à ces insecticides parmi certaines populations d’insectes, en particulier les moustiques.

Les pyréthroïdes ont été utilisés contre les punaises de lit, mais des populations résistantes se sont développées. Les populations de teignes des crucifères ont également couramment développé une résistance aux pyréthroïdes – y compris dans les États américains du Dakota du Nord et du Wisconsin tandis que les pyréthroïdes sont toujours recommandés en Californie . Diverses populations de moustiques ont été identifiées comme présentant un niveau élevé de résistance, notamment Anopheles gambiae sl en Afrique de l'Ouest par Chandre et al 1999 à Pwalia et al 2019, A. arabiensis au Soudan par Ismail et al 2018 et en Gambie par Opondo et al 2019, et Aedes aegypti en Asie du Sud-Est par Amelia-Yap et al 2018, en Papouasie-Nouvelle-Guinée par Demok et al 2019, et dans divers autres endroits par Smith et al 2016.

La résistance par knockdown (kdr) est l'un des types de résistance les plus forts. Les mutationskdr confèrent une résistance du site cible auDDTet aux pyréthroïdes etune résistance croiséeau DDT.La ​​plupartkdrse situent à l'intérieur ou à proximité des deuxdu canal sodique.

Les pyréthroïdes ont été introduits par une équipe de scientifiques de Rothamsted Research dans les années 1960 et 1970 après l'élucidation des structures de la pyréthrine I et II par Hermann Staudinger et Leopold Ružička dans les années 1920. Les pyréthroïdes ont représenté une avancée majeure dans la chimie qui synthétisait l'analogue de la version naturelle trouvée dans le pyrèthre . Son activité insecticide a une toxicité relativement faible pour les mammifères et une biodégradation inhabituellement rapide. Leur développement a coïncidé avec l'identification des problèmes liés à l'utilisation du DDT . Leur travail a consisté d'abord à identifier les composants les plus actifs du pyrèthre , extrait des fleurs de chrysanthème d'Afrique de l'Est et connu depuis longtemps pour avoir des propriétés insecticides. Le pyrèthre tue rapidement les insectes volants mais a une persistance négligeable - ce qui est bon pour l'environnement mais donne une faible efficacité lorsqu'il est appliqué sur le terrain. Les pyréthroïdes sont essentiellement des formes chimiquement stabilisées de pyrèthre naturel et appartiennent au groupe 3 du MoA de l'IRAC (ils interfèrent avec le transport du sodium dans les cellules nerveuses des insectes).

Les pyréthroïdes de première génération , développés dans les années 1960, comprennent la bioalléthrine , la tétraméthrine , la resméthrine et la bioresméthrine. Ils sont plus actifs que le pyrèthre naturel mais sont instables à la lumière du soleil. Avec la révision de la directive 91/414/CEE, de nombreux composés de première génération n'ont pas été inclus dans l'annexe 1, probablement parce que le marché n'est pas assez important pour justifier les coûts d'une réhomologation (plutôt que pour des raisons de sécurité particulières).

En 1974, l'équipe de Rothamsted avait découvert une deuxième génération de composés plus persistants, notamment la perméthrine , la cyperméthrine et la deltaméthrine . Ces composés sont nettement plus résistants à la dégradation par la lumière et l'air, ce qui les rend adaptés à l'agriculture , mais ils présentent une toxicité pour les mammifères nettement plus élevée. Au cours des décennies suivantes, ces dérivés ont été suivis par d'autres composés brevetés tels que le fenvalérate , la lambda-cyhalothrine et la bêta- cyfluthrine . La plupart des brevets ont maintenant expiré, ce qui rend ces composés bon marché et donc populaires (bien que la perméthrine et le fenvalérate n'aient pas été réenregistrés dans le cadre de la procédure 91/414/EEC).