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Les safeners d’herbicides

Les safeners d’herbicides

Rôle des safeners d’herbicides dans le désherbage chimique des cultures

 

Prof. Mohamed BOUHACHE

Institut Agronomique et Vétérinaire Hassan II, Rabat

 

La découverte de nouveaux herbicides devient une nécessité pour faire face aux problèmes de la résistance des mauvaises herbes aux herbicides. Malheureusement et pour plusieurs raisons, les deux dernières décennies sont marquées par l’absence de nouveaux herbicides ayant de nouveaux modes d’action. Ainsi, les grands fabricants des herbicides ont beaucoup exploré la piste des «safeners» protecteurs pour mieux valoriser (avec moins d’investissement) les herbicides existants. Le nombre d’herbicides contenant un safener dans leurs formulations, mis en vente sur le marché, ne cesse de grandir (Tableau 1). Cependant, beaucoup de manipulateurs d’herbicides méconnaissent la nature et le mode d’action de cette catégorie de pesticides si importante et utile pour le désherbage chimique.

Tableau 1 : Evolution du nombre des herbicides contenant un safener (Index Phytosanitaire  Maroc, 2005 à 2016)

Année 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Nombre d’herbicides 6 6 6 8 9 13
Nombre de safeners 3 3 3 3 3 4
 
Année 2011 2012 2013 2014 2015 2016
Nombre d’herbicides 13 14 16 19 21 29
Nombre de safeners 4 4 4 4 4 4

 

Qu’est- ce qu’un safener ?

Les herbicides devraient avoir deux objectifs apparemment contradictoires, contrôler efficacement les mauvaises herbes cibles et sauvegarder sélectivement la culture traitée. Certains herbicides commercialisés ont d’emblée et d’une façon innée ces deux caractéristiques recherchées. Cependant, beaucoup d’herbicides puissants et efficaces et ayant un spectre d’action très large sont parfois moins sélectifs vis-à-vis des cultures (Photo 1). Du moment la sélectivité est complexe et dépend de plusieurs facteurs, la notion de sélectivité reste relative et n’est garantie que dans des conditions bien précises.

L’utilisation des safeners reste l’une des technologies qui permet d’augmenter la sélectivité des herbicides vis-à-vis des cultures à un niveau acceptable (Photo 2). Le terme «safener» (beaucoup utilisé malgré les réticences françaises) est un mot anglais qui signifie protecteur et qui peut aussi prendre le nom de safeneur, antidote, antagoniste, phytoprotecteur ou de phyto-écran.

 

Photo 1 : Phytotoxicité (taches nécrotiques) observée deux semaines après traitement avec l’herbicide (Carfentrazone + 2,4D) sans safener sur blé var. Achtar.

Un safener d’herbicide est une substance chimique capable de protéger une plante contre l’action phytotoxique d’un herbicide sans pourtant réduire son efficacité sur les mauvaises herbes cibles. Bien qu’ils puissent être utilisés en traitement de semences (protection contre les herbicides appliqués au sol) ou sur les plants à repiquer, les safeners largement utilisés actuellement sont inclus comme additifs dans les préparations herbicides. Généralement, les safeners sont spécifiques à la culture et l’herbicide. L’utilisation du safener tout seul peut avoir ou pas une phytotoxicité très limitée. Sans connaitre les raisons, l’action des safeners a connu beaucoup de succès dans le cas des céréales d’automne, maïs, riz et sorgho plus que dans les cultures dicotylédones. Avec l’augmentation de la sélectivité d’un herbicide en combinaison avec le safener, plusieurs atouts sont attribués à l’utilisation des phytoprotecteurs :

  • Contrôle chimique des adventices de la même famille botanique que la culture,
  • Elargissement du spectre d’action de l’herbicide et de la gamme des cultures à protéger,
  • Extension de la période d’application, augmentation de la dose à utiliser et possibilité d’utiliser un herbicide non sélectif,
  • Limitation de l’effet résiduaire de certains herbicides dans une rotation et renforcement de la tolérance des plantes aux polluants organiques,
  • Valorisation des anciens ou herbicides existants,
  • Ouverture de voie de recherche sur l’identification et la manipulation des mécanismes biochimiques de la sélectivité des herbicides.

Photo 2 : Symptômes de phytotoxicité éphémère (taches jaunâtres et huileuses) observés deux semaines après traitement d’un herbicide de type «ALS» associé au safener «cloquintocet-méxyl» sur blé

Historique du développement des safeners

L’idée d’utiliser les substances chimiques pour rendre les cultures plus tolérantes aux herbicides a été avancée en 1947 par Hoffman. A l’instar de beaucoup d’inventions, cette idée a été faite suite à un mauvais fonctionnement (ou panne) du système de ventilation d’une serre où des plantes de tomate ont été exposées aux vapeurs des analogues de 2,4-D. Ces plantes, qui ont été déjà traitées auparavant avec un autre herbicide 2,4,6-T, ne développaient pas les symptômes de phytotoxicité (épinastie). Cette interaction antagoniste entre 2,4-D et 2,4,5-T a conduit à l’élaboration des produits chimiques qui peuvent être appliqués avec l’herbicide pour protéger les plantes contre la phytotoxicité de l’herbicide. En 1960, Hoffman a rapporté l’effet antagoniste de 2,4-D vis-à-vis de la phytotoxicité de l’herbicide anti folle avoine «  Barban » en traitement foliaire du blé. Les recherches de Hoffman ont conduit à la commercialisation du premier safener, anhydride naphtalique (NA), breveté par la société Gulf Oil en 1971, pour rendre les herbicides de la famille des thiocarbamates plus sélectifs du maïs. Une année après, un deuxième safener a été commercialisé pour protéger les céréales contre les herbicides thiocarbamates. Ainsi, les années 70 constituent l’ère de développement des safeners comme une nouvelle catégorie de pesticides qui donne le coup d’envoi à un nouvel épisode de désherbage chimique des cultures. Entre 1970 et 1980, les investigations ont concerné principalement les safeners destinés à protéger les cultures (semences) contre les herbicides de prélevée appliqués au sol. A la fin des années 80, le premier safener actif en application foliaire (post-émergence) a été développé pour pouvoir utiliser sélectivement le Fénoxaprop P-éthyl contre les graminées dans une culture de céréales. Sur maïs et céréales, le safener Isoxadifen-éthyl a vu le jour à la fin des années 90 et a l’avantage d’augmenter la tolérance de ces cultures vis-à-vis de plusieurs herbicides notamment ceux ayant pour site d’action l’ALS. Actuellement, une vingtaine de safeners sont inclus dans la formulation de quelques herbicides et commercialisés afin d’améliorer leur sélectivité vis-à-vis des cultures.

Safeners utilisés au Maroc et herbicides concernés

Deux herbicides antigraminées, Puma S (fénoxaprop-P-éthyl) et Topik (Clodinafop-propargyl) associés, respectivement aux deux safeners (Flenchlorazole-éthyl et cloquintocet-méxyl) ont été commercialisés il y a une vingtaine d’années pour le désherbage des céréales au Maroc. Depuis, le nombre d’herbicides avec safener ne cesse d’augmenter (Tableau 1). Actuellement, l’utilisation sélective de 30 herbicides pour lutter contre les graminées dans les céréales d’automne et le maïs est rendu possible grâce à l’inclusion de quatre safeners (Cloquintocet-méxy, Mefenpyr-diéthyl, Furilasole et Isoxadifen-éthyl) dans leurs formulations (Tableau 2). Les deux premiers safeners dominent le désherbage des céréales d’automne en fournissant un  tiers de tous les herbicides des céréales et presque la totalité des antigraminées utilisés en post levée de ces cultures. Tandis que les deux autres fournissent chacun un herbicide utilisable en pré ou en post levée du maïs.

Le cloquintocet-méxyl est un safener développé par ex Ciba-Geigy (Syngenta actuellement) en 1982 mais lancé en 1989 et utilisé en combinaison avec les herbicides antigraminées des céréales. Il est beaucoup formulé avec le clodinafop-propargyl dans la lutte contre les graminées dans les céréales avec de grands succès dans les blés que dans l’orge. Dernièrement, le cloquintocet est aussi utilisé pour augmenter la sélectivité de nouveaux herbicides antigraminées à base du Pinoxaden (Axial, Navigator, Swipe et Traxos) et du Pyroxsulam (Pallas). Sur les 17 herbicides contenant ce safener, un seul herbicide fait partie des herbicides «ALS» et les autres sont des herbicides «ACCases» (Fops et Dens).

Le mefenpyr-diéthyl est un phytoprotecteur développé en 1994 par Bayer CropScience. Il a été lancé en combinaison avec l’iodosulfuron-méthyl en 1999. Ce safener a remplacé l’ancien safener «fenchlorazole-éthyl» qui est inclus dans l’herbicide «Puma S». Le mefenpyr-diéthyl a l’avantage d’être utilisé en post émergence pour le contrôle des graminées dans les blés, seigle, triticale et orge. En outre, le mefenpyr-diéthyl est un safener polyvalent qui est commercialisé en combinaison avec divers herbicides tels que fénoxaprop-p-éthyl (Puma Super), iodosulfuron-méthyl-sodium (e.g. Hussar Evolution), mesosulfuron-méthyl (e.g. Atlantis) et amidosulfuron (Sekator). Avec neuf herbicides sur onze, le mefenpyr est beaucoup plus associé avec les herbicides «ALS» que les ACCases (2/11).

Le furilazole est un safener développé par Monsanto en 1991. Depuis son lancement en 1995, le furilazole est commercialisé avec halosulfuron-méthyl pour le désherbage de pré et post émergence du maïs et du sorgho. Il est aussi combiné avec les produits contenant acétochlore pour le désherbage de prélevée du maïs. D’ailleurs c’est le cas au Maroc avec le produit «Guardian». Depuis 2008, le furilazole a remplacé au Maroc le safener «Dichlormid» présent dans l’ancienne formulation du «Guardian»

L’isoxadifen-éthyl est un phytoprotecteur développé et commercialisé par Bayer Crop Sciences en 2002. Il est utilisé principalement en post-émergence pour protéger le maïs et le riz contre l’effet négatif des herbicides. Il est combiné avec foramsulfuron ou avec foramsulfuron + iodosulfuron dans le cas du maïs et avec fénoxaprop-P-éthyl et ethoxysulfuron dans le cas du riz. Maïster OD est le seul herbicide, homologué au Maroc pour le maïs, contenant ce safener en combinaison avec foramsulfuron + iodosulfuron.

Tableau 2 : Herbicides combinés aux Safeners homologués au Maroc (Index phytosanitaire Maroc, 2016)

Classe chimique Safener Herbicides Culture Adventices cibles
Quinolinoxy esters d’acide carboxylique Cloquintocet-méxyl Alexander Blé Graminées
Avoine Blé Graminées
Axial 045 EC Blé/orge Graminées
Brumby 80 EC Blé Graminées
Buguis Blé Graminées
Clodval Blé Graminées
Karter 80 EC Blé Graminées
Milvin Blé Graminées
Navigator Blé Graminées

Dicotylèdones

Pikto 80 EC Blé Graminées
Rubah Blé Graminées
Pallas Blé Graminées

Dicotylèdones

Swipe Blé Graminées

Dicotylèdones

Tallis 240 EC Blé Graminées
Tiptop 240/60 EC Blé Graminées
Topik 080 EC Blé Graminées
Traxos 045 EC Blé Graminées
Phényl- pyrasoles Mefenpyr- diéthyl Archipel OD Blé Graminées

Dicotylèdones

Atlantis Blé Graminées

Dicotylèdones

Atlantis OD Blé Graminées

Dicotylèdones

Biscoto OD Blé Graminées

Dicotylèdones

Cossack OD Blé Graminées

Dicotylèdones

Herbifort Blé Graminées
Hussar Evolution Blé Graminées

Dicotylèdones

Kalenkoa Blé Graminées

Dicotylèdones

Othello Blé Graminées

Dicotylèdones

Puma Super Blé Graminées
Sekator OD Blé Dicotylèdones

Graminées

Dichloroacétamides Furilasole Guardian Maïs Graminées

Dicotylèdones

Chinolines Isoxadifen-éthyl Maister OD Maïs Graminées

Dicotylèdones

 

Mécanismes d’action des safeners

Ayant des spécificités chimique et botanique, généralement les safeners appliqués seuls n’ont pas d’effet visible aussi bien sur la culture que sur les mauvaises herbes traitées. Cependant, en combinaison avec les herbicides, ils manifestent un effet protectif immédiat sur les cultures. En analogie avec les bases de sélectivité des herbicides vis-à-vis des cultures, plusieurs théories ont été émises pour expliquer comment les safeners protègent les cultures contre la phytotoxicité des herbicides: réduction d’absorption et de translocation des herbicides, compétition antagoniste entre herbicides et safeners ayant la même structure et enfin induction de mécanismes de métabolisation des herbicides.

Actuellement, il est admis que la majorité des safeners agissent sur la métabolisation (dégradation ou bio-transfomation) des herbicides dans les cultures à protéger et non pas dans les mauvaises herbes à détruire. Les métabolites ou produits finaux sont des produits inactifs. La bio-transformation ou dégradation des herbicides passe par 3 à 4 étapes, parfois liées et dépendantes, avec la mise en jeu de tout un arsenal enzymatique. Au cours de la première phase, l’herbicide est pris en charge par les monooxygénases à cytochrome P450. Les enzymes telles que glycosyltransférases (UGTs) et glutathion-S-transférases (GST) sont impliquées dans les réactions de conjugaison de la deuxième phase. Dans la phase suivante, les métabolites conjugués sont soit incorporés dans les parois cellulaires ou transportés vers les compartiments cellulaires tels que la vacuole où ils vont s’accumuler ou poursuivre d’autres réactions de détoxification. Il a été démontré que le safener augmente aussi l’activité des transporteurs actifs au niveau des membranes. Les études récentes ont permis de montrer que la détoxification d’un herbicide combiné à un safener est contrôlée génétiquement, et par conséquent, activée par l’induction du gène codant l’enzyme spécifique impliquée.

Devenir des safeners dans la plante traitée

Une fois trouvé à l’intérieur de la plante, les safeners favorisent et/ou activent les activités de métabolisation ou détoxification des herbicides via des processus enzymatiques. Ainsi, il est admis que le safener est métabolisé (détoxifié) de la même façon que l’herbicide qui lui associé et par les mêmes processus enzymatiques induits ou déclenchés par le safener. Ainsi, l’induction des enzymes ne se limite pas à l’herbicide mais s’étend au safener lui-même. Plusieurs safeners forment ainsi des métabolites conjugués avec le glutathion de la plante, ce qui indique que les safeners sont aussi dégradés via les réactions de conjugaison de la deuxième phase du processus de détoxification des xénobiotiques.

Conclusion et perspective

La découverte et l’utilisation des safeners (phytoprotecteurs ou antidotes) dans le domaine agricole confirment bien que cette catégorie de substances a ouvert de nouvelles voies d’amélioration de la sélectivité des herbicides. Combinés aux herbicides spécifiques, ils augmentent la tolérance des cultures aux matières actives non sélectives sans réduire leur contrôle des adventices ciblées. Comme mécanisme d’action, il semble que les safeners induisent des gènes qui codent les enzymes et la biosynthèse des cofacteurs impliquées dans la détoxification (dégradation ou biotransformation) de l’herbicide. Avec une vingtaine de safeners actuellement commercialisés dans le monde, leur utilisation pour protéger les cultures contre les effets négatifs des herbicides spécifiques a connu beaucoup de succès dans le cas des céréales d’automne (blés, seigle, triticale et orge), maïs, sorgho et riz. Au Maroc, quatre safeners sont inclus dans 30 herbicides qui contrôlent les graminées dans les céréales d’automne et le maïs. L’utilisation des procédés biotechnologiques avancés pourrait aider à étendre les atouts techniques des safeners aux cultures dicotylédones. De même, l’usage des safeners pour renforcer la tolérance des plantes aux polluants organiques (herbicides, métaux lourds, huiles, etc.) dans l’environnement est une autre voie prometteuse pour mieux valoriser les effets bénéfiques des safeners. Cependant, le développement des cultures tolérantes aux herbicides par voie de transformations génétiques pourrait compromettre le développement des safeners.

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