# Évaluation de l'impact éco-toxicologique résultant de l'usage de médicaments antiparasitaires en élevage extensif

Pierre Galtier, Michel Alvinerie, Philippe Berny, Jean-Claude Fournier, Dominique Kerboeuf, Jean-Pierre Lumaret, Christian Mougin

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Pierre Galtier, Michel Alvinerie, Philippe Berny, Jean-Claude Fournier, Dominique Kerboeuf, et al. Évaluation de l'impact éco-toxicologique résultant de l'usage de médicaments antiparasitaires en élevage extensif. 2. Séminaire d'Ecotoxicologie de l'INRA, Sep 2002, Antibes, France. hal-01600135

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Submitted on 7 Jun 2020

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<figure><img src="image_1.png" /></figure>

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EVALUATION DE L'IMPACT ECOTOXICOLOGIQUE RESULTANT
DE L'USAGE DE MEDICAMENTS ANTIPARASITAIRES EN
ELEVAGE EXTENSIF

P. Galtier, M. Alvinerie, P. Berny, J.-C. Fournier, D. Kerboeuf, J.-P. Lumaret. et C. Mougin
# PRESENTATION DES ENDECTOCIDES

Il s'agit de lactones macrocycliques très largement utilisées en thérapeutique antiparasitaire vétérinaire (1,5 Md USD en 1996).

Ces molécules sont actives contre:

- les parasites internes (helminthes),

- les ectoparasites (acariens, insectes).

Dans l'organisme animal, elles ne subissent qu'une très faible métabolisation et sont excrétées essentiellement par voie fécale.

En raison de leurs propriétés insecticides, elles sont reconnues pour leur pouvoir toxique vis à vis des insectes des champs et des bousiers en particulier.
STRUCTURE DE L'IVERMECTINE

<figure><img src="image_2.png" /></figure>

$$
\text{R}_{26} = 80\% \text{ C}_2\text{H}_5 \\
\text{et } 20\% \text{ CH}_3
$$
# BUT DU PROJET

Apprécier l'impact sur diverses populations d'une formulation particulière,
le bolus intraruminal d'ivermectine à délitement lent (...g en 3 mois).

## Partage des tâches :

1. étude de l'excrétion fécale des formes parentales : UR 66 INRA Toulouse

2. effets sur les scarabéides coprophages : Zoogéographie Montpellier 3

3. effets sur les nématodes parasites : UR 86 INRA Tours

4. effets sur la microflore du sol : UR 111 INRA Dijon

5. effets sur les champignons du sol : UR 258 INRA Versailles

6. effets sur un mollusque, la dreissène : UMR 188 INRA-ENV Lyon
# 1. Etude de l'excrétion fécale des formes parentales

## Cas du bolus d'ivermectine

Concentrations fécales en ivermectine dans des bouses émises à divers délais
après l'administration et ayant séjourné différents temps après l'émission

<table><thead><tr><td>Jour d'émission</td><td>Temps de séjour</td><td>Concentrations fécales (µg/g)</td></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="4">4</td><td>15</td><td>0,688</td></tr><tr><td>30</td><td>1,617</td></tr><tr><td>60</td><td>0,456</td></tr><tr><td>90</td><td>0,181</td></tr><tr><td rowspan="2">14</td><td>15</td><td>1,123</td></tr><tr><td>30</td><td>1,473</td></tr><tr><td rowspan="2">42</td><td>15</td><td>0,839</td></tr><tr><td>30</td><td>1,184</td></tr><tr><td>70</td><td>15</td><td>1,056</td></tr></tbody></table>

CV intra-journalier : 11,12%, CV inter-journalier : 13,69 %

UR 66 INRA Toulouse
## 2. Effets du bolus sur les scarabéides et le délitement des bouses

### Action sur l'émergence d'Aphodius constans

*Influence du traitement des bovins par le bolus d'ivermectine sur le taux d'émergence d'Aphodius constans dans la bouse*

<table><thead><tr><th rowspan="2">Jour d'émission</th><th colspan="2">Taux d'émergence (p.100 éclosion)</th></tr><tr><th>bovins non traités (n = 5)</th><th>bovins traités (n = 15)</th></tr></thead><tbody><tr><td>4</td><td>38</td><td>0</td></tr><tr><td>14</td><td>42</td><td>0</td></tr><tr><td>18</td><td>32</td><td>0</td></tr><tr><td>42</td><td>46</td><td>0</td></tr><tr><td>56</td><td>54</td><td>0</td></tr><tr><td>70</td><td>56</td><td>0</td></tr><tr><td>84</td><td>50</td><td>0</td></tr><tr><td>98</td><td>35,7</td><td>0</td></tr><tr><td>112</td><td>35,7</td><td>0</td></tr><tr><td>128</td><td>52,9</td><td>0</td></tr><tr><td>143</td><td>58,6</td><td>24,7</td></tr><tr><td>156</td><td>57,1</td><td>35,3 (n. signif.)</td></tr></tbody></table>
## 2. Effets du bolus sur les scarabéides et le délitement des bouses
### Action sur la disparition des bouses en pâturage

*Influence du traitement des bovins par le bolus d'ivermectine sur la disparition des bouses en fonction du temps (observation sur 18 mois)*

<figure><img src="image_3.png" /></figure>

Zoogéographie
Montpellier 3
### 3. Effets de l'ivermectine sur les nématodes parasites (action INRA)

#### Toxicité vis à vis d'Haemonchus contortus (pathogène de la caillette)

Toxicité de l'ivermectine purifiée vis à vis de populations d' Haemonchus contortus sensibles et résistantes, mesurée en terme de développement larvaire

<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>Développement L3 (p.100)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_5.png" /></figure>

DL50 sensibles = 4 ng/ml

Résistants = 18 ng/ml
### 3. Effets de l'ivermectine sur les nématodes parasites (action INRA)

#### Effet des bouses sur le développement d'H. contortus

*Toxicité des résidus fécaux en ivermectine vis à vis de populations d'H. contortus sensibles et résistantes, mesurée en terme de développement larvaire*

<figure><img src="image_6.png" /></figure>

UR 86 INRA Tours
# Exposition des micro-organismes des sols à l'ivermectine

## Sol : • limon argileux de Versailles

• 17.4 % d'argile, 56.7 % de limon, 25.9 % de sable

• 1.65 % de matière organique, pH 7

• Incubation : 80 % de la capacité de rétention en eau, obscurité, 25° C solution aqueuse d'ivermectine, concentration finale 1 mg/kg

## Biodisponibilité de l'ivermectine dans l'eau du sol

<figure><img src="image_7.png" /></figure>

## Dégradation de l'ivermectine dans le sol

• isomérisation de nature photochimique (dérivés 8,9- et 10,11-Z)

• T½ = 21 jours sous fort ensoleillement, 240 jours à l'obscurité

• pas de biodégradation
4. Effets de l'ivermectine sur la microflore du sol

Recherche d'effet global à 10 – 250 ppm

1. Croissance de la microflore sur milieu nutritif (250 ppm ivermectine)
Champignons : pas d'effet
Bactéries : pas d'effet

2. Biomasse (250 ppm ivermectine)
carbone microbien extractible : pas d'effet après 15 jours
Turn over du C microbien marqué au ¹⁴C : pas d'effet

3. Nitrification de l'azote ammoniacal dans le sol (50 ppm ivermectine) : pas d'effet

4. Cinétique de minéralisation du ¹⁴C-carbofuran (10 ppm ivermectine) : pas d'effet
## 4. Effets de l'ivermectine sur la microflore du sol
### Interaction entre l'ivermectine et d'autres xénobiotiques

comportement de l'ivermectine dans des bacs de traitements des déchets phytosanitaires (biobacs) très riches en pesticides, surfactants et huiles (études préliminaires)

La présence d'ivermectine (170 ppm) n'affecte pas la dégradation (rapide) du ¹⁴C-diuron et du ¹⁴C-glyphosate (1700 ppm) dans les bacs.

L'addition simultanée d'un détergent provoque une inhibition faible (n.s.) de la minéralisation des deux herbicides.

L'ivermectine seule (100 ppm) n'affecte pas la minéralisation du 14C-glucose dans le sol mais accroit légèrement (significatif) l'impact de divers surfactants (Brij 35, Tween 20 et Triton X100) introduits simultanément (accroissement de la fraction de carbone minéralisée)

<figure><img src="image_8.png" /></figure>
# 5. Effets de l'ivermectine sur les champignons du sol

## Effet sur la croissance fongique

Effet comparé de l'ivermectine purifiée sur la croissance de quatre souches fongiques du sol en milieu de culture liquide

* Fusarium oxysporum, deutéromycète

* Mucor racemosus, zygomycète

* Fusarium solani, ascomycète

* Phanerochaete chrysoporium, basidiomycète

* pas de toxicité aigüe sur la formation de biomasse entre $10^{-8}$ et $10^{-3}$ M

* une légère stimulation de croissance est observée chez P. chrysosporium sur des temps de courts aux fortes concentrations

* pas de toxicité chronique observée après 4 générations de champignons incubé en présence d'ivermectine à $10^{-5}$ M
# 5. Effets de l'ivermectine sur les champignons du sol

## Effet sur l'activité des exo-enzymes fongiques

*Effet comparé de l'ivermectine purifiée sur la production de deux enzymes exprimées par deux basidiomycètes du sol en milieu de culture liquide*

La production de laccase (une phénoloxydase) est mesurée chez *Trametes versicolor* après 2 et 3 jours de traitement par l'ivermectine à 0.5 10⁻³ M

— l'ivermectine et son dérivé 8,9-Z doublent la production de laccases, le dérivé 10,11-Z la triple par rapport au témoin non traité.

La production de peroxydases est mesurée chez *Phanerochaete chrysosporium* après 4, 8 et 12 jours de traitement par l'ivermectine de 10⁻⁶ à 10⁻³ M

→ l'ivermectine ne modifie pas la production de peroxydases
# 5. Effets de l'ivermectine sur les champignons du sol

## Effet sur la reproduction

*Effet comparé de l'ivermectine purifiée sur la reproduction de quatre souches fongiques du sol en milieu de culture liquide*

Les 4 souches fongiques sont cultivées en milieu liquide en présence d'ivermectine à la concentration de 10⁻⁵ M et les spores produites sont inoculées dans un nouveau milieu contenant l'endectocide, les filaments formés produisent de nouvelles spores qui sont isolées puis inoculées à leur tour dans un nouveau milieu.....

→ nous n'observons pas d'effet net de l'ivermectine sur la sporulation des champignons, après 4 générations

sauf chez *Fusarium oxysporum*
# 6. Effets de l'ivermectine sur un mollusque, la dreissène

## Détermination de la sensibilité de Dreissena polymorpha

Résultat de l'exposition de 200 dreissènes à diverses concentrations d'ivermectine incorporée à des microparticules de gélatine:gomme arabique en aquarium de 5 litres

<table><thead><tr><td>Dose (µg/L)</td><td>Mortalité (p100)</td></tr></thead><tbody><tr><td>0</td><td>&lt; 5</td></tr><tr><td>1</td><td>6,9</td></tr><tr><td>10</td><td>15,0</td></tr><tr><td>30</td><td>36,6</td></tr></tbody></table>

### Relation dose / toxicité

la dose de 1 µg/L est inférieure à la limite de solubilité (6 à 8 µg/L), il est donc possible d'avoir des effets uniquement par la solubilisation de résidus présents dans différentes matrices

on peut conclure à l'existence d'une réelle toxicité de l'ivermectine pour la dreissène
# 6. Effets de l'ivermectine sur un mollusque, la dreissène
## Bioaccumulation de l'ivermectine chez Dreissena polymorpha

*Exposition de 200 dreissènes à diverses concentrations d'ivermectine incorporée ou non à des microparticules de gélatine:gomme arabique en aquarium de 5 litres*

<table><thead><tr><td>Exposition (µg/L / forme)</td><td>Concentration D. vivantes (µg/g)</td><td>Concentration D. mortes (µg/g)</td></tr></thead><tbody><tr><td>1 / eau</td><td>55,5</td><td>71,0</td></tr><tr><td>1 / particules</td><td>28,3</td><td>56,5</td></tr><tr><td>10 / particules</td><td>171,0</td><td>411,5</td></tr><tr><td>30 / particules</td><td>734,0</td><td>1041,8</td></tr></tbody></table>

La bioaccumulation apparaît dose-dépendante avec un facteur de 20 à 50,

Les dreissènes mortes recèlent de plus fortes concentrations tissulaires que les vivantes,

Elle semble plus importante à concentration égale, lorsque l'ivermectine est en solution aqueuse par rapport à son incorporation dans les microparticules.
## PREMIERES CONCLUSIONS

Le bolus intraruminal d'ivermectine semble être la forme galénique la plus dangereuse pour le biotope des bovins en élevage extensif.

Ainsi utilisée, cette molécule peut sélectionner des nématodes parasites résistant et entraîner des effets délétères chez les insectes coprophages et les mollusques d'eau douce au sein desquels elle s'accumule.

En revanche, le risque pour la microflore du sol demeure inexistant ou perceptible pour de très fortes concentration, sans commune mesure avec les taux naturels faibles liés à la faible disponibilité de la molécule dans le sol.

Par mesure de précaution, une conduite thérapeutique optimale consisterait à éviter l'usage du bolus ou à le maintenir en complément d'autres formes.