ARTICLE
Auteur(s) : Leon Azefack Tapondjou1, Cornel
Adler2, Hamilton Bouda1, Dominic Ajong
Fontem3
1 Laboratoire de chimie appliquée et
environnementale, Faculté des sciences, Université de Dschang, BP
183, Dschang, Cameroun
<tapondjou2001@yahoo.fr>
2 Centre fédéral de recherche biologique en
agriculture et foresterie, Institut de protection des denrées
alimentaires, Königin-Luise-Str. 19, D-14195 Berlin, Allemagne
3 Département de protection des végétaux, Faculté
d’agronomie, Université de Dschang, BP 208, Dschang, Cameroun
Les produits stockés sont généralement attaqués par des insectes,
des champignons et des rongeurs et très souvent les pertes sont
considérables dans les pays tropicaux humides [1, 2]. Les pertes
causées par les insectes sont les plus importantes, en raison du
climat tropical et inter-tropical très favorable à leur
développement et du type de stockage, peu propice à la lutte contre
les insectes ravageurs des stocks. C’est ainsi, par exemple, que
Caswell [3] a estimé à environ 2,4 % de perte annuelle par
tonne de gousse en stockage au Nigeria suite à l’infestation par la
bruche maculée (Callosobruchus maculatus F.). La situation
est sensiblement la même au Cameroun et au Niger [4].
L’utilisation d’insecticides ou fumigènes de synthèse est l’une
des méthodes de lutte efficace contre ces ravageurs [5, 6]. Mais la
présence dans les denrées de résidus et l’apparition de souches
d’insectes résistants à ces insecticides, ainsi que le prix élevé
et la rareté des produits de bonne qualité sur les marchés locaux,
deviennent de plus en plus préoccupants. Il importe donc de
rechercher des méthodes alternatives de lutte et le règne végétal
offre à cet effet beaucoup de possibilités.
De nombreuses études se développent actuellement pour isoler ou
identifier des métabolites secondaires extraits de plantes qui ont
une activité insecticide, répulsive ou antiappétante vis-à-vis des
insectes. C’est ainsi qu’une étude préliminaire réalisée par les
auteurs dans les hauts plateaux de l’Ouest-Cameroun, en vue
d’inventorier les plantes localement utilisées par les paysans pour
la protection des denrées stockées, a permis d’identifier plusieurs
plantes à propriétés entomotoxiques déjà connues comme
Chenopodium ambrosioides L. et Eucalyptus saligna
Smith [7].
Les branches et les feuilles fraîches de ces plantes sont
couramment utilisées pour protéger les grains de maïs (Zea
mays L.) et les graines de haricot (Phaseolus vulgaris
L.) et de niébé (Vigna unguiculata (L.) Walp.) contre les
attaques de divers insectes de stocks dans des récipients
traditionnels de conservation tels que les crips en bambou-raphia
et les calebasses [7]. Nous avons remarqué que, même après une
longue période de stockage, les feuilles sèches de ces plantes
continuent d’émettre de fortes odeurs aromatiques persistantes, en
relation avec leur contenu en huile essentielle pouvant être à
l’origine de leur bioactivité.
La présente étude a donc consisté en l’extraction et la
caractérisation chimique des huiles essentielles de feuilles de
C. ambrosioides et E. saligna puis à l’évaluation de
leurs effets insecticides et de celles des poudres de feuilles
vis-à-vis de la bruche du niébé, C. maculatus.
Matériel et méthode
Collection et préparation du matériel végétal
Les feuilles de C. ambrosioides et E. saligna ont
été récoltées en avril 1999 à Dschang, Cameroun, sur les hauts
plateaux de l’Ouest-Cameroun. L’identité de ces plantes a été
confirmée par les botanistes des départements de botanique et de
foresterie de l’université de Dschang et les échantillons déposés à
l’herbier national du Cameroun sous les références N° 15954/SRF/CAM
pour C. ambrosioides et 18565/SRF/CAM pour E.
saligna. Ces feuilles ont été séchées au laboratoire à
température ambiante (26 à 28 °C) pendant 4 jours puis
réduites en poudre dont une partie a été utilisée pour en extraire
les huiles essentielles.
Les poudres ont été obtenues par broyage à l’aide d’un broyeur
électrique (Jankle and Kundel KG, Typ A10, N5614, Allemagne). Le
broyât a été ensuite passé sur un tamis de mailles de 0,5 mm
de diamètre pour former une poudre fine à particules de
granulométrie homogène.
Extraction et analyse chimique des huiles essentielles
Les huiles essentielles ont été extraites des feuilles sèches et
partiellement broyées de C. ambrosioides et E.
saligna par hydrodistillation pendant 8 heures à l’aide
d’un appareil de type Clevenger modifié [8]. Les huiles
essentielles obtenues avec des rendements de 0,8 % pour C.
ambrosioides et 0,9 % pour E. saligna, de couleur
jaune pâle et jaune clair, respectivement, ont été déshydratées
avec du sulfate de sodium anhydre et conservées au réfrigérateur
jusqu’à utilisation.
L’analyse chimique des huiles essentielles a été effectuée à
l’aide d’un chromatographe en phase gazeuse HP 5890 II muni
d’une colonne de type DB wax (60 m × 0,25 mm,
d.i.) = 0,25 µm) et couplé à un spectromètre de
masse HP 5972, dans les conditions suivantes :
– température du four : variant de 60 à 220 °C, à
une vitesse de 5 °C/min ;
– gaz vecteur : hélium ;
– température d’injection de 230 °C et température
d’interphase de 240 °C.
L’identification des différents constituants s’est faite à partir
de leurs spectres de masse et de leurs indices de rétention dans la
phase stationnaire en comparaison avec ceux des composés standard
synthétiques de la banque des données informatisée de la
bibliothèque de l’Institut de protection des denrées alimentaires
de Berlin en Allemagne.
Élevage des insectes
Les élevages de masse en vue de l’obtention d’adultes de C.
maculatus (origine : Allemagne) pour les bioessais, ont
été réalisés sur les graines de niébé (Vigna mungo), dans
une salle maintenue à température de 25 à 27 °C et humidité
relative de 70 à 75 %. La souche utilisée a été celle de
l’Institut de protection des denrées alimentaires.
Bioessais
Des graines de niébé n’ayant reçu aucun traitement chimique ont
été achetées dans un supermarché à Berlin (Allemagne) pour les
bioessais. Ceux-ci ont été réalisés dans une pièce à température et
humidité relative maintenues entre 25 et 27 °C et 70 et
75 %, respectivement.
Toxicité par contact des graines traitées par les poudres de
feuilles
Les poudres obtenues à partir des feuilles sèches de C.
ambrosioides et E. saligna ont été mélangées à 50 g
de graines contenues dans des boîtes en verre de 380 mL, à des
doses de 1,25, 2,5, 5 et 10 % (m/m). Le mélange a été effectué
dans un homogénéisateur rotatif (de marque Multifix GmbH,
Allemagne). Tous les essais ont été répétés quatre fois pour chaque
dose. Un lot de 25 insectes adultes non sexés, âgés de
2 jours au plus a été introduit dans chaque boîte qui a été
immédiatement fermée. Les comptages des insectes morts ont été
effectués après 24 heures de contact et tous les jours
suivants pendant 6 jours avec la même périodicité de
24 heures. Les mortalités dans les boîtes traitées (Mo) ont
été exprimées selon la formule d’Abbott [9] en mortalité corrigée
(Mc) tenant compte de la mortalité naturelle observée dans les
boîtes témoins (Mt) :
Mo – Mt
Lc = –––––––– × 100
100 – Mt
Toxicité par contact des huiles essentielles dans les
grains
Pour chaque essai, 1 mL d’une solution acétonique contenant
chacune des huiles essentielles à 2, 4, 8 et 12 µL/mL
d’acétone a été ajouté à 40 g de grains contenus dans une
boîte en verre de 380 mL, puis l’ensemble a été convenablement
mélangé. Les essais ont été répétés 4 fois pour chaque dose.
Toutes les boîtes ont été infestées par 20 insectes adultes
non sexés et âgés de 2 jours au plus. Les comptages des
insectes morts ont été réalisés chaque jour pendant une période de
4 jours. Les mortalités enregistrées dans les lots de grains
traités ont été exprimées après la correction des résultats du
témoin (dose zéro) selon la formule d’Abbott [9].
Toxicité par contact des huiles essentielles sur papier
filtre
Quatre solutions de chacune des huiles essentielles (1, 2, 4 et
8 µL/mL d’acétone) ont été préparées en diluant des quantités
connues d’huile dans l’acétone. Un millilitre de chaque solution a
été répandu uniformément sur un disque de papier filtre (Whatman
N° 1) de 7 cm de diamètre (38,5 cm2 de
surface) à l’aide d’une micropipette. Après évaporation complète du
solvant de dilution, chaque disque traité (c’est à dire à 0,026,
0,052, 0,10 et 0,20 µL/cm2) ou témoin (solvant
seul) a été minutieusement placé dans une boîte de Pétri de même
dimension. Quatre répétitions ont été effectuées pour chaque huile
essentielle.
Un lot de 20 insectes adultes âgés de 2 jours au plus a
été introduit dans chaque boîte de Pétri qui a été aussitôt fermée.
Le nombre d’insectes morts a été comptabilisé après 24 heures
et le taux de mortalité dans les boîtes traitées a été calculé en
utilisant la formule d’Abbott [9] de correction par le résultat du
témoin non traité.
Effet répulsif des huiles essentielles sur papier filtre
L’effet répulsif des huiles essentielles à l’égard des adultes
de C. maculatus a été évalué en utilisant la méthode de la
zone préférentielle sur papier filtre décrite par McDonald, et
al. [10]. Ainsi, les disques de papier filtre de 7 cm de
diamètre utilisés à cet effet ont été divisés en deux parties
égales. Quatre teneurs différentes de chaque huile essentielle ont
été préparées par dilution dans l’acétone, dans les proportions de
1, 2, 4 et 8 µL/mL d’acétone. À l’aide d’une micropipette, une
quantité de 0,5 mL de chaque solution a été uniformément
répandue sur une moitié de disque, tandis que l’autre moitié a reçu
uniquement de l’acétone. Après évaporation complète du solvant, les
deux moitiés de disque ont été ressoudées au moyen d’une bande
adhésive. Le disque de papier filtre ainsi reconstitué a été placé
dans une boîte de Petri de 7 cm de diamètre. Un lot de
20 insectes adultes âgés de 2 jours au plus a été placé
au centre de chaque disque de papier dans les boîtes de Petri et
cinq répétitions ont été effectuées pour chaque dose d’huile
essentielle testée. Au bout de 2 heures, on a relevé le nombre
d’insectes présents sur la partie de disque traitée à l’huile
essentielle (Nt) et le nombre de ceux présents sur la partie
traitée uniquement à l’acétone (Nc). Le pourcentage de répulsion
(PR) a été calculé en utilisant la formule suivante :
Nc – Nt
PR = ––––––––– × 100
Nc + Nt
Le pourcentage de répulsion moyen pour chaque huile essentielle
est calculé et attribué selon le classement de McDonald, et
al. [10] à l’une des différentes classes répulsives variant de
0 à V : classe 0 (PR < 0,1 %), classe I
(PR = 0,1 – 20 %), classe II
(20,1 – 40 %), classe III
(40,1 – 60 %), classe IV
(60,1 – 80 %) et classe V
(80,1 – 100 %).
Les valeurs de DL50 ont été calculées pour la toxicité des poudres
et huiles essentielles dans les graines. Ainsi, les pourcentages de
mortalité ont été transformés en unités probits et les valeurs
obtenues ont été corrélées avec le logarithme des doses afin
d’obtenir la dose léthale pour 50 % de la population
d’insectes, pour chaque matériel végétal à tester [11].
Résultats
Composition chimique des huiles essentielles de feuilles de
C. ambrosioides et E. saligna
Le résultat de l’analyse chimique des huiles essentielles est
représenté dans le tableau 1. Huit
composés, représentant environ 97,9 % de l’huile essentielle
des feuilles de E. saligna, ont été identifiés comme
principaux constituants. Les composés les plus importants sont le
α-pinène (39,4 %), le p-cymène ou cymol (31,1 %),
le 1,8 – cinéole ou eucalyptol (9,8 %) et le γ-terpinène
(9,5 %). Par ailleurs, les principaux constituants identifiés
dans l’huile essentielle des feuilles de C. ambrosioides
sont le cymol (50,0 %), le α-terpinène (37,6 %) et
l’ascaridole (3,5 %).
Tableau 1. Principaux constituants
chimiques des huiles essentielles de feuilles de E. saligna
et
C. ambrosioides dans les hauts plateaux de
l’Ouest-Cameroun.
Table 1. Main chemical constituents of essential oils
from leaves of E. saligna and C. ambrosioides in the
Western highlands of Cameroon.
|
|
Pourcentage (%) |
|
Composés |
E. saligna |
C. ambrosioides |
|
α-pinène |
39,4 |
– |
|
α-terpinène |
– |
37,6 |
|
limonène |
2,1 |
– |
|
1,8-cineole(eucalyptol) |
9,8 |
– |
|
γ-terpinène |
9,5 |
– |
|
p-cymène (cymol) |
31,1 |
50,0 |
|
terpinèn-4-ol |
0,6 |
– |
|
cis b-farnesène |
– |
1,4 |
|
α-terpineol |
3,7 |
– |
|
ascaridol |
– |
3,5 |
|
carvacrol |
1,7 |
3,3 |
|
Total |
97,9 |
95,8 |
Bioefficacité des poudres de feuilles de C. ambrosioides
et E. saligna
Les taux de mortalité des insectes observés en fonction du temps
et des différentes doses de poudres de feuilles des deux plantes
montrent qu’aux doses utilisées, les poudres sont efficaces à
l’égard de C. maculatus dans les grains de niébé (figure 1). En effet,
après 4 jours, les plus fortes doses de poudre (0,4 %
dans le cas de C. ambrosioides et 10 % dans le cas de
E. saligna) ont occasionné respectivement des mortalités de
92 et 57 % (figure
2). Les valeurs de DL50 calculées au deuxième
jour d’exposition montrent que la poudre de C. ambrosioides
est plus efficace (DL50 = 0,28 %, soit
2,8 g/kg de graines) que celle de E. saligna
(DL50 = 32,2 %, soit 322 g/kg de
graines) vis-à-vis de C. maculatus.
Bioefficacité des huiles essentielles sur les grains
Les résultats des tests de toxicité par contact des huiles
essentielles dans les grains sont exprimés dans la figure 2. Les deux huiles
sont efficaces contre C. maculatus dans les grains et le
taux de mortalité varie avec la dose d’huile utilisée. La plus
forte dose dose de 0,3 µL/g de graines pour chaque huile
occasionne une mortalité totale des insectes au quatrième jour
d’exposition. Les valeurs de DL50 calculées au premier
jour d’exposition montrent que les deux huiles essentielles ont une
toxicité équivalente vis-à-vis de C. maculatus
(DL50 = 0,17 µL/g de graines pour l’huile
de C. ambrosioides et 0,19 µL/g pour celle de E.
saligna).
Bioefficacité des huiles essentielles sur papier filtre
Les résultats du test de toxicité des huiles essentielles par
contact sur papier filtre sont représentés sur la figure 3. Comme attendu, le
taux de mortalité croît avec la dose pour les deux huiles testées.
L’huile essentielle de E. saligna est la plus active dans la
mesure où la dose de 0,20 µL/cm2 a occasionné une
mortalité totale d’insectes au bout de 24 heures d’exposition,
alors que celle de C. ambrosioides n’a provoqué que
30 % de mortalité au bout du même temps.
Effet répulsif des huiles essentielles
Les résultats de l’évaluation des effets répulsifs des huiles
essentielles sont exprimés dans le tableau
2. Le pourcentage de répulsion des huiles essentielles des
deux plantes utilisées augmente en fonction de la dose. Cependant,
l’huile de C. ambrosioides aurait des propriétés répulsives
relativement plus élevées (PR = 89 %) que celle de
E. saligna (PR = 71 %), bien que les deux
soient fortement répulsives. Selon le classement de McDonald [10],
l’huile essentielle de E. saligna appartient ainsi à la
classe de répulsion IV alors que celle de C. ambrosioides
appartient à la classe V.
Tableau 2. Pourcentage de répulsion
sur papier filtre d’huiles essentielles de feuilles de E.
saligna et C. ambrosioides vis-à-vis de
Callosobruchus maculatus.
Table 2. Main repellency percentage values of
essential oils from leaves of E. saligna and C.
ambrosioides against Callosobruchus maculatus on filter
paper.
| Taux de répulsion
(en %) |
|
Dose (µL/cm2 de papier filtre) |
E. saligna |
C. ambrosioides |
|
0,052 |
60 ± 8* |
76 ± 19 |
|
0,104 |
67 ± 13 |
90 ± 10 |
|
0,208 |
70 ± 21 |
95 ± 5 |
|
0,416 |
87 ± 16 |
97 ± 4 |
|
Moyenne |
71 ± 10 |
89 ± 8 |
|
Classe répulsive |
IV |
V |
* les valeurs sont les moyennes ± ESM.
Discussion
La présente étude montre que les poudres et huiles essentielles
issues des feuilles sèches de C. ambrosioides et E.
saligna sont efficaces dans la protection des grains de niébé
contre les attaques de C. maculatus. Les effets toxiques et
répulsifs de ces matériels végétaux dépendent de plusieurs
facteurs, entre autres leur composition chimique et le niveau de
sensibilité des insectes [12].
En effet, plusieurs travaux publiés dans la littérature montrent
que les poudres et huiles essentielles des feuilles de C.
ambrosioides ont un large spectre d’action contre les insectes,
nématodes, champignons et virus [13]. Des travaux similaires aux
nôtres ont montré que les poudres de feuilles sèches de C.
ambrosioides mélangées aux grains d’arachide et de haricot en
stockage protégeaient des attaques d’insectes comme Rhyzopertha
dominica Fabricius, Caryedon serratus Olivier et
Acanthoscelides obtectus Say [14, 15]. Par ailleurs, les
huiles essentielles extraites des feuilles de cette plante ont
également révélé des propriétés insecticides très intéressantes
contre une grande variété d’insectes de stock des denrées
alimentaires [16-18].
La forte toxicité de cette huile peut être essentiellement
attribuée à l’ascaridole qui en constitue généralement 45 à
75 % [19-21]. Or, l’ascaridole provient généralement du
α-terpinène par biotransformation enzymatique au sein de cette
plante [22]. L’analyse chimique de notre échantillon d’huile montre
curieusement une forte teneur en α-terpinène (37,6 %) et une
faible teneur en ascaridole (3,5 %). Cela peut laisser
supposer qu’au moment de la récolte de notre plante la
biotransformation n’était pas encore totale, ce qui veut dire aussi
que la forte toxicité de notre huile peut ne pas être due
uniquement à l’ascaridole mais aussi à d’autres constituants
majoritaires comme le cymol ou même l’α-terpinène.
En ce qui concerne l’huile essentielle des feuilles de E.
saligna, elle est constituée majoritairement de composés dont
l’activité insecticide a déjà été mise en évidence à l’égard de
plusieurs insectes des denrées alimentaires stockées. C’est ainsi
par exemple que le α-pinène qui en est le principal constituant
(39,5 %) a révélé des effets insecticides très intéressants
contre Tribolium confusum Jacquelin Du Val [23]. Des effets
similaires ont été également notés avec le α-terpinéol, le
1,8-cinéole et le limonène [24-27]. Les résultats montrent que les
poudres et huile essentielles de E. saligna et C.
ambrosioides ont des propriétés insecticides et répulsives
contre C. maculatus et que les huiles de C.
ambrosioides sont plus actives que celles d’E.
saligna.
Pour ce qui est de la toxicité éventuelle des huiles et poudres de
feuilles de ces deux plantes aux doses utilisées, il parait
important de souligner que les deux plantes ici testées sont
administrées oralement en médecine traditionnelle pour le
traitement de plusieurs maladies. C’est ainsi que les feuilles de
C. ambrosioides sont utilisées au Mexique pour traiter les
inflammations, la dysenterie, l’asthme, le rhumatisme, les maux
d’estomac et comme substitut du thé [13]. Les infusions des
feuilles d’Eucalyptus sont utilisées au Gabon contre la toux et le
paludisme [28]. De plus, les travaux de Salent [29] stipulent que
la dose fatale d’huile essentielle des feuilles de C.
ambrosioides est de 200 mg/kg pour les rats et de
400 mg/kg pour les chats. Par ailleurs, d’après les travaux de
Su [16], la concentration maximale de 2 000 ppm
(2 g/kg) d’huile essentielle de C. ambrosioides doit
être utilisée pour la protection des denrées alimentaires en
stockage. Quant aux huiles de E. saligna, elles ont une
odeur fortement aromatique et sont largement utilisées pour
l’aromatisation en préparations pharmaceutiques et en parfumerie
[30].
Ces résultats démontrent une certaine logique dans l’utilisation
de ces plantes par les paysans des hauts plateaux de
l’Ouest-Cameroun pour la protection des grains en stockage n
Remerciements
Ce projet a été financé par la DAAD (Programme allemand
d’échange académique) et la TWAS (Third World Academy of
Sciences). Nous remercions Monsieur le professeur Reichmuth
pour avoir accueilli Léon Azefack Tapondjou dans son unité de
protection des denrées alimentaires de Berlin (Allemagne) et pour
les conseils scientifiques qu’il lui a donnés. Nous remercions
également le Dr Bauemann, de l’Institut Geitreide Verarbeitung
GmbH, Potsdam (Allemagne), pour sa contribution à l’analyse
chimique des huiles essentielles.
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Verlagsgesellschaft, 1990 : 153-5.
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