Cyazofamide

Tomate-mildiou

Mildiou sur plant de tomate

Le cyazofamide (ou  4-chloro-2cyano-N,N-dimethyl-5-P-tolylimidazole-1-sulfonamide) est une substance active à effet fongicide (spécialement sur Oomycètes) développée par ISK Biosciences Europe / Belchim Corp Protection France depuis 2001 et autorisée sur le marché européen depuis 2003. Il est le composant de base de différents produits phytopharmaceutiques dont les principaux sont le Mildicut (25g/L) et le Ranman Top (160g/L). Le Mildicut est un anti-mildiou utilisable en viticulture alors que le Ranman Top est recommandé sur les grandes cultures de type tabac, les cultures légumières (concombre, cornichon, melon, pomme de terre et tomate) ainsi que les cultures ornementales et florales. La propriété anti-mildiou de ces produits provient de la capacité du cyazofamide à inhiber la production d’énergie dans les mitochondries du champignon. De plus il n’a pas encore été observé de phénomène de résistance au cyazofamide de la part des champignons cibles, ce qui confère aux produits une grande efficacité.

Cyazofamide

Molécule de cyazofamide (3D)

Mode d’action du cyazofamide

Le cyazofamide inhibe la production d’ATP des cellules en inhibant la chaine respiratoire de la mitochondrie.  L’ATP est un nucléotide  requis dans tous les processus cellulaires. Un arrêt de sa production entraine la mort des cellules et in fine tue l’organisme pathogène.

mitochondrie

Schéma d’une mitochondrie

La production d’ATP par la chaine respiratoire

La production d’ATP par la mitochondrie est un processus complexe. En effet, le glucose (molécule de sucre) présent dans la cellule, issu de la digestion, est d’abord transformé en pyruvate dans le cytosol de la cellule, c’est la glycolyse. Le pyruvate traverse alors les deux membranes de la mitochondrie et se retrouve dans la matrice mitochondriale. Il est alors transformé, par l’action de l’enzyme pyruvate déshydrogénase, en Acétyl CoA (l’Acétyl CoA peut également provenir d’acides aminés ou de la β-oxydation d’acides gras, issus de triglycérides principalement) et entre dans un cycle biochimique appelé cycle de Krebs (ou cycle de l’acide citrique) qui permet de décarboxyler, d’oxyder et de déshydrogéner l’Acétyl CoA, libérant ainsi du CO2 et permettant de réduire des molécules de NAD+ et FAD. Les molécules de NADH et de FADH2 ainsi formées vont rejoindre les crêtes mitochondriales pour entrer dans une troisième phase appelée chaine respiratoire.

La chaine respiratoire est composée de 4 complexes protéiques insérés dans la membrane interne de la mitochondrie ainsi que d’une enzyme, l’ATP synthase. Les complexes I et II vont respectivement oxyder les molécules de NADH et FADH2, les électrons et protons ainsi libérés servent alors à réduire le coenzyme Q (ou Ubiquinone), molécule lipophile présente dans la membrane interne, en coenzyme QH2 (ou Ubiquinol). La réaction d’oxydoréduction dans le complexe I s’accompagne également de la migration de 2 protons vers l’espace intermembranaire. Le coenzyme QH2 va ensuite rejoindre le complexe III qui va transférer les électrons du coenzyme QH2 (oxydation = perte d’électron) vers le cytochrome c (réduction = gain d’électron), une petite protéine libre de l’espace intermembranaire. Cette oxydoréduction entraine la migration de 4 protons H+ vers l’espace intermembranaire. Le cytochrome c va alors rejoindre le complexe IV afin d’être oxydé. Les électrons permettent alors de réduire des atomes d’oxygène (issus de la respiration) en molécule d’eau. Cette réaction permet également de faire migrer 2 ions H+ vers l’espace intermembranaire.  Les protons en grande quantité dans l’espace intermembranaire créent un gradient de proton (différence de concentration en ions H+).  Ces protons vont alors  retourner dans la matrice par le biais de l’ATP synthase qui catalyse alors la synthèse de l’ATP en permettant la phosphorylation (ajout d’un radical phosphate) de l’ADP, c’est la phosphorylation oxydative. Le rendement de la respiration cellulaire est de 36 moles d’ATP pour une mole de glucose consommée (2 moles d’ATP produites lors de la glycolyse et du cycle de Krebs et 32 moles lors de la chaine respiratoire).

chaine respiratoire

Schéma bilan de la chaine respiratoire

Animation chaine respiratoire

L’inhibition du complexe III par le cyazofamide

Cytochrome bc1 complex from chicken 3H1H

Complexe III (3D)

Le cyazofamide agit sur la chaine respiratoire, précisément sur le complexe III (ou cytochrome bc1 ou Coenzyme Q-cytochrome c oxydoréductase). Le complexe III est une enzyme insérée dans la membrane interne de la mitochondrie dont le rôle est de catalyser la réduction du cytochrome c par l’oxydation du coenzyme QH2 (ou ubiquinol). La réaction d’oxydoréduction étant exergonique (fournissant une forme de travail), l’énergie libérée est utilisée par le complexe III pour déplacer des ions H+ de la matrice vers l’espace intermembranaire.

La réaction d’oxydoréduction se réalise en 2 étapes selon le cycle Q de Mitchell, au niveau de la partie lipophile du complexe III appelée également cytochrome b. Le coenzyme Q réduit en coenzyme QH2 par les complexes I et II vient se fixer sur le cytochrome b au niveau de l’ubiquinol oxydase situé vers la face externe et également appelé Qo. Là QH2 perd ses 2 protons (qui rejoignent l’espace intermembranaire) ainsi que 2 électrons. Ces deux électrons vont suivre un chemin différent. Un des électrons va aller réduire un cytochrome c alors que dans le même temps, l’autre électron rejoint un coenzyme Q placé au niveau de l’ubiquinone réductase situé vers la face interne et également appelé Qi. Le processus est alors répété une seconde fois et l’on obtient alors au site Qi, un coenzyme Q possédant 2 électrons supplémentaires. Deux ions H+ vont alors venir de la matrice mitochondriale pour s’y associer et former une molécule d’ubiquinol.

Le cyazofamide possède la capacité de se fixer au Qi et plus particulièrement à créer une liaison hydrogène entre l’acide aspartique (Asp) 228 (entouré en rouge sur les images) de la chaine protéique du cytochrome b et deux de ses atomes d’azote. Ce positionnement du cyazofamide empêche donc l’ubiquinone d’atteindre son site de réduction. La réaction d’oxydoréduction est donc inhibée et la chaine de respiration se retrouve alors stoppée, ce qui rend impossible la production d’ATP nécessaire au développement du pathogène.

ASP228.JPG

Environnement/Toxicologie/Risque

La respiration, processus permettant la production d’ATP grâce à la chaine respiratoire mitochondriale n’est pas un processus spécifique aux Oomycètes. Bien au contraire, ce processus correspond à un caractère commun aux eucaryotes. Se poser la question du risque que peut avoir l’utilisation de ce fongicide pour la biodiversité en général et l’Homme en particulier est légitime.

Comme dit précédemment, le cyazofamide se retrouve dans deux produits phytosanitaires, le Mildicut (25g/L) et le Ranman Top (160g/L).

Informations sur l’utilisation du Ranman Top :

Ranman Top

Informations sur l’utilisation du Mildicut :

Mildicut

Le cyazofamide est classé comme substance très toxique pour les organismes aquatiques, entrainant des effets néfastes à long terme (H400 et H410). Cela lui vaut de porter une mention d’avertissement “Attention“ et un pictogramme dans la classification CLP.

En effet, le PNEC (concentration sans effet prévisible pour les organismes aquatiques) du cyazofamide chez la daphnie (petit crustacé) et le poisson est de 1,07 μg/L pour une CE50 (Concentration d’Effet pour 50% des organismes exposés) de 0,107 mg/L. Pour ces raisons, des mesures ont été prises pour limiter la fuite du produit dans l’environnement. L’utilisation du Mildicut et du Ranman Top est ainsi interdit à moins de 5 mètres d’un point d’eau. De plus ces produits possèdent une grande résistance au lessivage (100 mm après 15 minutes), limitant ainsi les résidus dans l’eau de ruissellement. Enfin le temps de demi-vie (temps nécessaire à ce que la concentration de la molécule diminue de moitié par rapport à sa valeur initiale) du cyazofamide dans l’eau est de 27,2 jours au pH de 5, limitant ainsi considérablement le risque d’accumulation dans des cours d’eau ou des nappes souterraines.

Les risques pour l’Homme semblent très limités. Le cyazofamide ne possède pas de capacité de bioaccumulation et son élimination est presque complète (90%) au bout de 24 heures. De même, il ne possède pas de potentiel cancérogène. La dose journalière acceptable (DJA) définie par l’union européenne est de 0,17 mg/kg/jour, elle est nettement inférieure à la NOAEL (dose sans effet néfaste) qui est de 17 mg/kg/jour. Dépasser ces limites semble très clairement impossible par l’alimentation car les normes européennes imposent des limites de résidu de cyazofamide très faible (ex : moins de 0,01 mg/kg de pomme de terre).

Tableau récapitulatif :

Tableau 2

Publicités

Laisser un commentaire

Entrez vos coordonnées ci-dessous ou cliquez sur une icône pour vous connecter:

Logo WordPress.com

Vous commentez à l'aide de votre compte WordPress.com. Déconnexion / Changer )

Image Twitter

Vous commentez à l'aide de votre compte Twitter. Déconnexion / Changer )

Photo Facebook

Vous commentez à l'aide de votre compte Facebook. Déconnexion / Changer )

Photo Google+

Vous commentez à l'aide de votre compte Google+. Déconnexion / Changer )

Connexion à %s