Face à la pression réglementaire croissante sur les produits phytosanitaires chimiques et à la recherche de méthodes agricoles plus durables, les biopesticides s’imposent progressivement comme des solutions complémentaires ou alternatives. Ces produits de protection des cultures reposent sur des organismes vivants microscopiques, des extraits végétaux ou des substances naturelles pour contrôler les ravageurs. Contrairement aux pesticides de synthèse, ils ciblent généralement un nombre restreint d’espèces et présentent une toxicité réduite pour l’environnement et les organismes non ciblés. Mais comment agissent-ils concrètement contre les insectes ? Quelles sont leurs différentes familles, leurs mécanismes d’action et leurs limites ? Cet article détaille la classification des biopesticides, leurs modes d’action spécifiques et leur place dans les stratégies de lutte intégrée contre les ravageurs.
Définition et classification des biopesticides
Un biopesticide peut être défini comme un organisme vivant, ou un produit issu de cet organisme, ayant la particularité de limiter ou de supprimer les ennemis des cultures. Il n’existe pas de définition officielle unique et universelle, mais les agences de réglementation s’accordent généralement sur trois grandes catégories selon l’origine du produit : les biopesticides microbiens, les biopesticides biochimiques (issus de substances naturelles, notamment végétales) et les biopesticides animaux. À ces catégories s’ajoutent, selon certaines classifications nationales comme celle du Canada, les sémiochimiques (phéromones) et les produits dits non conventionnels, c’est-à-dire des substances d’usage courant détournées à des fins antiparasitaires, comme le vinaigre ou l’ail en poudre.
Biopesticides microbiens : bactéries, champignons et virus entomopathogènes
Les biopesticides microbiens contiennent des organismes vivants microscopiques, ou leurs sous-produits, comme principal ingrédient actif. Ils peuvent être à base de bactéries, de champignons, de virus, d’oomycètes ou d’algues. On distingue deux grandes fonctions parmi eux : les microbiens entomopathogènes, qui contrôlent les insectes nuisibles, et les antagonistes microbiens, qui luttent contre les agents pathogènes des plantes, y compris les nématodes parasites.
Les biopesticides bactériens constituent la forme la plus utilisée de lutte biologique microbienne. La plupart sont des insecticides ciblant les chenilles, coléoptères ou mouches, et contiennent des bactéries du genre Bacillus. Les biopesticides fongiques, eux, pénètrent dans le corps des insectes par contact, s’y multiplient et excrètent des toxines qui paralysent puis tuent le ravageur. Les genres fongiques les plus courants à cet usage sont Beauveria, Isaria, Metarhizium et Paecilomyces. Enfin, les biopesticides viraux, souvent à base de baculovirus, doivent être ingérés par l’insecte pour être efficaces : une fois dans l’organisme, le virus se propage et provoque la mort de l’hôte en quelques jours.
Biopesticides biochimiques issus de substances naturelles
Les plantes produisent naturellement des métabolites secondaires ayant des propriétés insecticides, répulsives ou régulatrices de la croissance, à l’origine destinés à protéger les végétaux contre les herbivores. Le biopesticide d’origine végétale le plus utilisé reste l’huile de neem, extraite des graines d’Azadirachta indica, dont le principal composant actif est l’azadirachtine. D’autres extraits sont couramment employés, comme le pyrèthre, extrait des fleurs de Tanacetum cinerariaefolium, ou la quassine, issue d’un arbre d’Amérique du Sud, le Quassia amara. Certaines huiles végétales, comme l’huile de colza, n’ont pas d’activité antiparasitaire intrinsèque mais sont exploitées pour leurs propriétés physiques : pulvérisées sur les insectes, elles forment un film qui les asphyxie.
Les sémiochimiques, et en particulier les phéromones, entrent également dans cette catégorie au sens large. Ce sont des signaux chimiques qui modifient le comportement des individus d’une même espèce, sans provoquer directement leur mort, mais en perturbant leur reproduction ou leur orientation.
PIP (Plant-Incorporated protectants) et plantes génétiquement modifiées
Les plantes à pesticides intégrés, ou Plant Incorporated-Protectants (PIP), sont des organismes modifiés par génie génétique capables de produire et d’utiliser des substances pesticides pour se défendre contre des insectes, virus ou champignons. Les PIP les plus connues sont des plants de pomme de terre, de maïs et de coton génétiquement modifiés pour produire la protéine Cry de Bacillus thuringiensis. Pour l’agence américaine de protection de l’environnement (US EPA), les PIP constituent une catégorie de biopesticides à part entière.
Les surfaces mondiales cultivées en PIP sont passées de 11,4 millions d’hectares en 2000 à plus de 80 millions d’hectares en 2005. Leur adoption reste toutefois très inégale selon les régions : en Europe, pour des raisons éthiques et de précaution sur leur sûreté biologique, seuls cinq pays membres de l’Union européenne ont autorisé leur culture, tandis que certains, comme la France, l’Autriche ou l’Allemagne, interdisent formellement certaines lignées comme le maïs Bt MON810. En tant qu’organismes génétiquement modifiés, les PIP ne sont par ailleurs pas autorisées en agriculture biologique.
Différences entre biopesticides et pesticides chimiques de synthèse
Plusieurs caractéristiques distinguent nettement les biopesticides des produits phytosanitaires conventionnels :
- Spécificité d’action : les biopesticides ciblent généralement un ou un petit nombre de ravageurs, alors que de nombreux pesticides chimiques ont un spectre d’action plus large, susceptible d’affecter des organismes non ciblés.
- Dégradation rapide : d’après une comparaison de données toxicologiques, le temps de dégradation moyen dans le sol des insecticides chimiques est d’environ 39 jours, contre environ 6,5 jours pour les insecticides d’origine biologique.
- Délais de sécurité réduits : beaucoup de biopesticides présentent un délai de réentrée (REI) et un intervalle avant récolte (PHI) nuls ou faibles.
- Résistance plus difficile à développer : les modes d’action complexes et multiples de certains biopesticides compliquent l’adaptation des ravageurs, contrairement aux pesticides de synthèse qui reposent souvent sur une cible unique.
En contrepartie, cette spécificité et cette faible rémanence, qui constituent des avantages écologiques, peuvent aussi être perçues comme des limites : l’efficacité des biopesticides dépend davantage des conditions climatiques et environnementales, et leurs résultats s’évaluent souvent sur la durée plutôt qu’à court terme.
Mécanismes d’action des biopesticides contre les insectes ravageurs
Les biopesticides agissent selon des mécanismes directs ou indirects. Dans le premier cas, le micro-organisme ou la substance tue ou inhibe directement le ravageur, par ingestion, contact ou parasitisme. Dans le second cas, le produit ne tue pas directement le bio-agresseur mais crée des conditions défavorables à son développement, par exemple via la compétition pour les ressources ou l’induction de la résistance de la plante elle-même.
Action toxique de bacillus thuringiensis (bt) sur le système digestif
Bacillus thuringiensis est une bactérie à Gram positif qui produit, durant sa phase stationnaire de croissance, des protéines cristallines appelées delta-endotoxines, ou pro-toxines Cry. Ces protéines sont libérées dans l’environnement après la lyse de la paroi bactérienne lors de la sporulation. Une fois ingérées par l’insecte, elles deviennent actives contre les lépidoptères, les diptères et les larves de coléoptères.
Concrètement, lorsque la chenille ingère le produit, les toxines attaquent les cellules de l’intestin, perforant la paroi intestinale de l’insecte. Celui-ci est alors paralysé, cesse de se nourrir et meurt en quelques jours. Des produits comme BETK-03®, à base de Bacillus thuringiensis var. kurstaki, sont ainsi utilisés contre la mineuse des feuilles de la tomate, la tordeuse orientale des fruits ou le carpocapse des pommes.
Parasitisme fongique : le cas de beauveria bassiana et metarhizium anisopliae
Les champignons entomopathogènes n’ont pas besoin d’être ingérés : ils pénètrent directement dans le corps de l’insecte par contact, en traversant sa cuticule. Une fois à l’intérieur, le champignon se multiplie et produit des toxines fongiques qui paralysent puis tuent progressivement l’hôte. Les genres les plus utilisés en pratique sont Beauveria, Isaria, Metarhizium et Paecilomyces.
Le produit BioCeres EC®, par exemple, contient des spores de Beauveria bassiana et cible des ravageurs comme les aleurodes, les thrips et les pucerons : pulvérisé directement sur les insectes, il provoque leur mortalité en quelques jours. D’autres champignons, comme Paecilomyces lilacinus, agissent contre les nématodes parasites en sécrétant des chitinases et des protéases capables de dégrader les œufs ou de pénétrer les individus adultes par leurs orifices naturels.
Perturbation hormonale par les régulateurs de croissance des insectes (IGR)
Les régulateurs de croissance des insectes constituent une approche différente : plutôt que de tuer directement le ravageur par toxicité aiguë, ils interfèrent avec son développement physiologique. Ces substances, qui incluent des analogues d’hormones, perturbent des processus essentiels comme la mue ou la synthèse de la chitine, composant structurel de l’exosquelette des insectes. En bloquant ces mécanismes, elles empêchent l’insecte d’achever son cycle de développement normal, ce qui réduit la reproduction et la progression des populations de ravageurs sans action neurotoxique immédiate.
Répulsion et inhibition alimentaire via les extraits d’azadirachtine (neem)
L’azadirachtine, principal ingrédient actif de l’huile de neem extraite des graines d’Azadirachta indica, est un mélange de sept isomères de tétranortriterpénoïde. Son mode d’action diffère des toxines bactériennes ou fongiques : elle perturbe la morphogénèse et le développement embryonnaire des insectes. Au-delà de cet effet régulateur, les extraits de neem sont également connus pour leurs propriétés répulsives et anti-appétentes, qui dissuadent les insectes de se nourrir sur les plantes traitées, limitant ainsi les dégâts sans nécessairement provoquer une mortalité immédiate.
Interférence virale avec les baculovirus spécifiques aux lépidoptères
Les baculovirus sont des virus à ADN double brin, protégés par une paroi protéique, qui infectent spécifiquement les arthropodes. Ils représentent un risque sanitaire très faible, aucun virus similaire n’ayant été répertorié dans l’infection de vertébrés ou de plantes. Pour être efficaces, ils doivent être ingérés par l’insecte en se nourrissant du feuillage traité. Le virus infecte alors l’intestin moyen de l’hôte avant de se propager à l’ensemble de son organisme, provoquant la mort en quelques jours.
Deux grandes familles de baculovirus sont utilisées en pratique : les granulovirus, comme celui employé dans le produit Capex® contre la tordeuse des fruits d’été, et les virus de la nucléopolyhédrose. Après la mort de l’insecte, son corps finit par se liquéfier et libérer des millions de nouvelles particules virales dans l’environnement, capables d’infecter de nouveaux hôtes. Cette spécificité étroite rend les baculovirus particulièrement adaptés à une utilisation ciblée, par exemple contre le faux carpocapse de la pomme dans les agrumes avec des produits comme Cryptex®.
Principales familles de biopesticides utilisées en agriculture
Au-delà des biopesticides strictement microbiens, plusieurs familles de produits d’origine biologique occupent une place importante sur le marché de la protection des cultures.
Spinosad et son mode d’action neurotoxique
Le spinosad est une substance insecticide d’origine naturelle qui agit sur le système nerveux des insectes. Il figure parmi les insecticides d’origine biologique dont la dégradation dans le sol a été mesurée, avec un temps de dégradation moyen nettement plus court que celui des insecticides chimiques classiques, de l’ordre d’une quinzaine de jours, ce qui limite sa persistance dans l’environnement par rapport à de nombreux produits de synthèse.
Pyréthrines naturelles extraites du chrysanthemum cinerariaefolium
Le pyrèthre est une poudre insecticide extraite des fleurs de Tanacetum (Chrysanthemum) cinerariaefolium, plante herbacée vivace. Ses principes actifs, les pyréthrines, attaquent le système nerveux de l’ensemble des insectes. Leur principal inconvénient réside dans leur dégradation rapide sous l’effet de la lumière, ce qui a conduit au développement de pyréthrinoïdes de synthèse, plus stables mais chimiques. Les pyréthrines naturelles se distinguent par une action rapide, une faible toxicité pour les mammifères et une faible persistance après application.
Phéromones et méthode de confusion sexuelle chez les lépidoptères
Les phéromones sont de petites molécules naturellement produites par les insectes et détectées par les antennes de leurs congénères. Utilisées comme biopesticides, elles ne tuent pas directement le ravageur mais créent une confusion comportementale qui empêche sa propagation dans la zone traitée. La technique la plus répandue est la confusion sexuelle : la diffusion massive de phéromones sexuelles féminines dans une parcelle réduit la capacité des mâles à localiser les femelles, ce qui diminue le taux de reproduction et, à terme, la pression du ravageur. Cette méthode est notamment employée contre certains lépidoptères comme la tordeuse de la vigne.
Spécificité et sélectivité des biopesticides envers les espèces cibles
La sélectivité est sans doute la caractéristique la plus distinctive des biopesticides. Chaque produit, qu’il s’agisse d’une souche bactérienne, d’un champignon ou d’un virus, cible généralement un nombre restreint d’espèces, parfois une seule. Cette spécificité tient à la nature même du mécanisme d’action : une toxine Cry de Bacillus thuringiensis doit se lier à des récepteurs précis présents dans l’intestin de certains insectes pour être active, tandis qu’un baculovirus donné n’infecte qu’un éventail restreint de lépidoptères.
Cette sélectivité présente un double avantage. D’une part, elle préserve les organismes non ciblés, notamment les insectes auxiliaires comme les coccinelles, les guêpes parasites ou les acariens prédateurs, ainsi que les pollinisateurs. D’autre part, elle limite les perturbations de l’écosystème agricole dans son ensemble. Elle implique cependant une contrainte pratique : un même biopesticide ne pourra généralement pas traiter plusieurs ravageurs différents présents simultanément sur une culture, contrairement à certains pesticides chimiques à large spectre.
Avantages agronomiques et environnementaux face aux pesticides conventionnels
Les biopesticides présentent un ensemble d’avantages qui expliquent l’intérêt croissant qui leur est porté :
- Ils laissent peu ou pas de résidus toxiques et se décomposent rapidement dans l’environnement.
- Beaucoup disposent de délais de réentrée et d’intervalles avant récolte nuls ou très courts.
- Leurs modes d’action, souvent complexes et multiples, rendent le développement de résistances plus difficile pour les ravageurs.
- Leur spécificité limite les effets non intentionnels sur la faune auxiliaire et les pollinisateurs.
- Ils sont généralement compatibles avec la plupart des produits biologiques et de nombreux pesticides de synthèse, ce qui facilite leur intégration dans les programmes de lutte intégrée.
- Certains, comme les champignons du genre Trichoderma, offrent des bénéfices agronomiques supplémentaires en facilitant l’absorption d’éléments nutritifs par les plantes, tandis que certaines bactéries favorisant la croissance végétale (PGPR) peuvent conférer une meilleure tolérance aux stress abiotiques comme la sécheresse.
Sur le plan environnemental, en comparaison avec les pesticides chimiques, les biopesticides présentent une rémanence nettement plus faible dans le sol et contribuent à préserver la biodiversité, la santé des sols et la qualité de l’eau, tout en participant à une production agricole plus durable.
Limites, résistances et stratégies de gestion intégrée des biopesticides
Malgré leurs atouts, les biopesticides ne constituent pas une solution miracle. Leur efficacité dépend fortement des conditions climatiques et environnementales : température, exposition aux UV ou pluie peuvent réduire leur action, en particulier pour les applications foliaires. Leur durée de conservation est parfois limitée, et le manque de sensibilisation ou de formation des agriculteurs peut freiner leur adoption. Évalués à court terme comme de simples substituts aux pesticides chimiques, ils sont souvent jugés moins efficaces, alors que leur intérêt réel se révèle davantage sur la durée, dans une logique de gestion globale des populations de ravageurs plutôt que d’éradication immédiate.
Mécanismes de résistance développés par les insectes ravageurs
Si les biopesticides limitent le développement de résistances grâce à leurs modes d’action souvent multiples et complexes, le risque n’est pas nul. L’utilisation répétée d’un même produit, en particulier lorsqu’il repose sur une cible moléculaire unique, peut favoriser l’apparition progressive de populations moins sensibles. C’est précisément pour limiter ce phénomène, bien documenté avec les pesticides chimiques classiques, que la rotation et l’association de différents modes d’action, biologiques et chimiques, sont recommandées.
Intégration dans les programmes de lutte intégrée (IPM)
Les biopesticides trouvent toute leur efficacité lorsqu’ils sont intégrés dans des stratégies de lutte intégrée contre les ravageurs (Integrated Pest Management, IPM). Cette approche combine plusieurs leviers : variétés résistantes, rotation des cultures, surveillance régulière des parcelles pour détecter précocement les infestations, et recours aux produits phytosanitaires uniquement lorsque des seuils d’intervention sont atteints. Dans ce cadre, les biopesticides sont généralement privilégiés en première intention, les pesticides chimiques n’étant mobilisés qu’en complément et de façon raisonnée.
L’expérience des producteurs de poires en Californie illustre les résultats possibles d’une telle démarche : alors que plus de quatorze produits phytosanitaires chimiques étaient appliqués chaque saison dans les années 1960, la plupart des producteurs de cette région n’utilisaient plus que trois à cinq substances actives par saison en 2008, majoritairement des biopesticides compatibles avec l’agriculture biologique. L’association de biopesticides en rotation, ou combinés à des produits chimiques, permet ainsi de réduire les quantités d’intrants chimiques tout en limitant l’apparition de nouvelles résistances.
Réglementation européenne et homologation des produits biopesticides
En Europe, la mise sur le marché des produits phytosanitaires, y compris biologiques, est encadrée par le règlement (CE) 1107/2009, qui a remplacé la directive 91/414/CEE. Ce texte ne définit pas juridiquement les biopesticides comme une catégorie distincte, mais il s’applique aux micro-organismes, aux produits d’origine végétale et animale ainsi qu’aux organismes génétiquement modifiés, selon les mêmes critères d’évaluation que les substances chimiques conventionnelles. L’évaluation et l’approbation des substances actives se font au niveau européen, sous la coordination de l’Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA), tandis que l’autorisation des produits formulés relève d’un niveau zonal, l’Union étant divisée en trois zones géographiques (Nord, Centre, Sud).
Ce processus, aligné sur les exigences applicables aux pesticides chimiques, est souvent jugé long et coûteux, ce qui freine le développement du marché européen des biopesticides comparativement aux États-Unis, où les procédures sont facilitées et les autorisations délivrées en moyenne en un an. Pour répondre à cette difficulté, une voie d’homologation simplifiée a été envisagée en France sous l’appellation « Préparations Naturelles Peu Préoccupantes » (PNPP), prévue par l’article 23 du règlement (CE) 1107/2009, pour certaines substances comme la prêle, la tanaisie ou le vinaigre. Par ailleurs, la directive 2009/128/CE impose à chaque État membre de l’Union européenne de mettre en place un plan d’action national visant à réduire l’impact des produits phytosanitaires chimiques sur la santé et l’environnement, ce qui favorise indirectement le recours aux alternatives biologiques.