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Le Roundup impacte les fonctionnalités du microbiote intestinal chez des espèces non cibles

Le désherbant Roundup, développé par Monsanto (Bayer) dans les années 1970, est à ce jour l’herbicide non sélectif le plus utilisé en volume (6 milliards de kg sont appliqués dans le monde chaque année) et également un des pesticides que l’on retrouve le plus souvent dans les denrées alimentaires. La recherche autour du glyphosate, le principe actif du Roundup, est très controversée. Ainsi, certains scientifiques mettent en évidence un lien avec des pathologies allant du cancer (rapport du Centre international de recherche sur le cancer en 2015 notamment) à la maladie cœliaque et à l’autisme. D’autres recherches, généralement financées par l’industrie, indiquent quant-à-elles que l’herbicide n’a pas d’effets indésirables.

Une grande partie des preuves controversées sur le Roundup provient de tests de toxicité dépassés, appelés LC50 (concentration qui cause la mort de 50% des animaux testés), à partir desquels l’utilisation sûre des produits chimiques dans l’environnement est extrapolée. Pour permettre aux gestionnaires de risques de prendre des décisions en connaissance de cause, il est nécessaire de disposer de no23uvelles méthodologies qui incluent :

  • des concentrations de substances chimiques et de leurs mélanges pertinentes sur le plan écologique,
  • l’analyse de l’impact à long terme des substances chimiques sur de multiples espèces,
  • des modèles permettant de prévoir les effets néfastes.

Le Roundup devrait être inoffensif pour les animaux car son principal mécanisme d’action est l’inhibition d’une enzyme que l’on ne trouve que chez les plantes et les micro-organismes : la 5-énolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS). Celle-ci compose la voie du shikimate, qui est responsable de la biosynthèse des acides aminés aromatiques.

Cependant, même si cette voie est absente des cellules animales, y compris chez l’Homme, les animaux dépendent d’un microbiote intestinal spécialisé pour leur croissance, leur immunité et la défense contre les pathogènes et les produits chimiques environnementaux. En effet, le tractus gastro-intestinal est colonisé par une grande variété de microorganismes, dont des bactéries, des archées, des champignons, des virus et de petits eucaryotes.

Étant donné que les effets des produits chimiques toxiques sur le microbiome intestinal ne sont pas systématiquement testés dans la batterie de tests préalables à la mise sur le marché, des inquiétudes ont été soulevées quant aux impacts potentiels des contaminants environnementaux, tels que le glyphosate. Il a alors été émis l’hypothèse selon laquelle le glyphosate pourrait contribuer au développement et à la progression de diverses maladies humaines en générant une pression de sélection sur certaines communautés microbiennes dans le microbiome intestinal humain.

Pour combler cette lacune dans les connaissances sur la toxicologie du glyphosate, deux études ont récemment été publiées et ont utilisées des méthodes et des modèles animaux différents. Ces dernières décrivent des preuves de plus en plus nombreuses montrant que le désherbant a un effet néfaste indirect sur les vertébrés et les invertébrés via le microbiote intestinal.

La première d’entre elles est parue le 15 décembre 2020 dans la revue scientifique Microbiome. L’équipe de chercheurs issus de l’Université de Birmingham a voulu quantifier l’impact du glyphosate sur un modèle animal souvent utilisé en écotoxicologie : la daphnie. L’intérêt de ce crustacé, une espèce commune dans les habitats d’eau douce, est qu’il occupe une position centrale dans la chaîne alimentaire des écosystèmes aquatiques. Ainsi, la compréhension de l’impact du désherbant sur cette espèce nous informe des éventuels effets en cascade sur les réseaux alimentaires aquatiques et sur la perturbation des services essentiels fournis par les écosystèmes d’eau douce.

Il a été constaté que l’exposition chronique au glyphosate et à sa formule commerciale, le Roundup, à la teneur maximale autorisée dans l’eau potable aux États-Unis, a des effets néfastes graves sur la daphnie. En effet, des troubles du développement embryonnaire et un effet génotoxique ont été observé chez cet invertébré aquatique non cible. L’impact entraîné par l’exposition à des concentrations sublétales (c’est-à-dire inférieure à la dose mortelle) de Roundup et de glyphosate a d’ores et déjà été montré chez d’autres espèces non cibles comme le poisson-zèbre. Les effets observés vont d’un faible taux d’éclosion à la mortalité des embryons et à des anomalies de développement. La génotoxicité a été démontrée chez d’autres espèces, y compris des lignées cellulaires humaines.

Cette étude montre qu’une exposition précoce aux agents polluants a un impact important sur la dynamique, l’établissement et la fonction du microbiome, ce qui a été observé chez d’autres espèces (par exemple, les souris). Les résultats indiquent également que le glyphosate et le Roundup ont eu un impact significatif sur les taxons bactériens intestinaux peu abondants, qui ont été sévèrement touchés dans les communautés établies. Or, ces derniers sont les principaux facteurs de la composition des communautés et, par conséquent, sont particulièrement importants pour la fonction du microbiote. En effet, les changements dans ces taxons causés par l’exposition au glyphosate et au Roundup, à des doses bien inférieures aux seuils réglementaires de toxicité acceptés, ont contribué à des altérations significatives des principales voies fonctionnelles.

L’étude décrit des modifications au niveau des Actinobactéries, une famille de bactéries abondante dans un large éventail d’environnements aquatiques et terrestres et qui joue notamment un rôle clé dans l’homéostasie de l’intestin humain. La perturbation (dysbiose) du microbiote intestinal liée aux actinobactéries a été associée non seulement à des troubles intestinaux, mais aussi à de nombreuses maladies extra-intestinales telles que des troubles métaboliques et neurologiques. Ce groupe bactérien est si important que les suppléments probiotiques contenant des Actinobactéries sont utilisés pour améliorer la santé du microbiote intestinal dans la prévention des maladies dégénératives, telles que l’obésité, le diabète, le cancer, les maladies cardiovasculaires, les maladies du foie et les maladies inflammatoires de l’intestin.

Une autre équipe de chercheurs européen a quant à elle étudié les effets toxiques du glyphosate sur le microbiote intestinal et le métabolome sérique de rats, via une approche multi omique. Les résultats mettent en évidence des changements dans les niveaux de métabolites, ce qui suggère que le glyphosate inhibe la voie du shikimate dans le microbiome de l’intestin des rats. Bien que ce dernier soit sensiblement différent de celui de l’homme, les chercheurs pensent que leurs résultats seront pertinents pour la physiologie humaine, car il a été constaté que les espèces bactériennes qui vivent dans le tractus gastro-intestinal humain sont sensibles à l’inhibition de l’EPSPS médiée par le glyphosate. Cependant, des études épidémiologiques seront nécessaires pour déterminer si les doses de glyphosate auxquelles les populations humaines sont généralement exposées sont suffisantes pour modifier le métabolisme des microbiomes intestinaux.

Par ailleurs, de nombreuses études ont rapporté que les produits pesticides formulés commercialement sont plus toxiques que leur seul ingrédient actif. Cela a été démontré à plusieurs reprises pour les herbicides à base de glyphosate et également pour d’autres classes de pesticides tels que les insecticides ou les fongicides. Cette différence d’effets toxiques est généralement due à la toxicité des agents de surface et d’autres composés qui constituent le mélange d’adjuvants dans les formulations de pesticides commerciaux, bien qu’il ne puisse être exclu que ces agents de surface puissent également potentialiser la pénétration du glyphosate dans les tissus. Ici, la métabolomique sérique a suggéré que la formulation à base de glyphosate avait un impact plus important que le pesticide seul sur le métabolome sérique, ce qui indique des effets toxiques systémiques. Notons tout de même que les résultats montrent des effets limités de ces co-formulants par rapport au glyphosate, qui constituait la principale cause des changements métaboliques observés.

En résumé, la première étude présentée montre qu’une exposition chronique à des concentrations de Roundup et de glyphosate bien inférieures au seuil réglementaire approuvé provoque un échec du développement embryonnaire et une altération des voies métaboliques par un effet direct sur l’hôte et un effet indirect sur le microbiote intestinal chez la daphnie. Comme la daphnie est au cœur de la chaîne alimentaire des écosystèmes aquatiques et qu’elle est un indicateur de la santé des écosystèmes, le désherbant peut potentiellement impacter de manière importante les chaînes alimentaires aquatiques d’eau douce, affectant leur capacité à fournir des services écosystémiques essentiels (par exemple, eau propre, cycle des nutriments).

Enfin, la deuxième approche a permis d’identifier les effets du glyphosate sur le microbiote intestinal du rat, à savoir une augmentation marquée de différents métabolites, ce qui suggère une réponse au stress oxydatif. Bien que d’autres études soient nécessaires pour comprendre les implications sanitaires de l’inhibition de la voie du shikimate par le glyphosate et des autres perturbations métaboliques observées dans le microbiome intestinal et le sérum, ces conclusions pourraient être utilisées dans le développement de biomarqueurs pour les études épidémiologiques et pour comprendre si le glyphosate peut avoir des effets biologiques dans les populations humaines.

 

Sources :

Suppa, A., Kvist, J., Li, X. et al. Roundup causes embryonic development failure and alters metabolic pathways and gut microbiota functionality in non-target species. Microbiome 8, 170 (2020). DOI : https://doi.org/10.1186/s40168-020-00943-5

Robin Mesnage, Maxime Teixeira, Daniele Mandrioli, Laura Falcioni, Quinten Raymond Ducarmon, Romy Daniëlle Zwittink, Francesca Mazzacuva, Anna Caldwell, John Halket, Caroline Amiel, Jean-Michel Panoff, Fiorella Belpoggi, and Michael Nicolas Antoniou. Use of Shotgun Metagenomics and Metabolomics to Evaluate the Impact of Glyphosate or Roundup MON 52276 on the Gut Microbiota and Serum Metabolome of Sprague-Dawley Rats. Environmental Health Perspectives, 129(1) January 2021. DOI : https://doi.org/10.1289/EHP6990

 

 

 

 

 

 

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