Acmella oleracea extract-loaded nanoemulsion for the control of Aedes aegypti and Tribolium castaneum larvae: combating disease vectors and agricultural pests

Depuis des décennies, la lutte contre les insectes nuisibles et les moustiques vecteurs de maladies repose largement sur les produits chimiques de synthèse. Bien qu'efficaces, ces poisons fabriqués par l'homme persistent souvent dans l'environnement, nuisent aux animaux qui ne sont pas les cibles visées et finissent par engendrer des insectes qui ne meurent plus lorsqu'ils y sont exposés. Ce cycle a poussé les scientifiques à se tourner vers la nature pour trouver des alternatives, plus précisément vers des plantes qui ont développé leurs propres défenses chimiques contre les insectes. L'une de ces plantes est l'Acmella oleracea, connue communément sous le nom de jambu, une plante à fleurs utilisée en cuisine et en médecine traditionnelle. Elle contient des composés naturels capables de perturber le système nerveux des insectes. Cependant, l'utilisation d'extraits de plantes bruts peut être délicate ; les principes actifs peuvent se décomposer trop rapidement sous l'effet de la lumière solaire ou de l'eau, ou ils peuvent ne pas se diffuser assez uniformément pour être efficaces. Pour résoudre ce problème, les chercheurs se tournent de plus en plus vers la nanotechnologie, un domaine qui consiste à emballer des substances dans de minuscules gouttelettes si petites qu'elles ne peuvent être vues qu'avec des microscopes puissants. Ces transporteurs microscopiques peuvent protéger les principes actifs, les aider à durer plus longtemps et les délivrer plus efficacement à la cible.

Une équipe de chercheurs au Brésil a récemment exploré s'ils pouvaient combiner la puissance naturelle de la plante jambu avec ce système de diffusion avancé pour créer un moyen plus sûr et plus efficace de contrôler les nuisibles. Leur attention s'est portée sur deux aspects : le moustique Aedes aegypti, qui transmet des maladies dangereuses comme la dengue et le Zika, et le tribolium de la farine, un nuisible commun qui ruine les stocks de grains et de produits alimentaires. Les scientifiques ont commencé par extraire des substances chimiques des fleurs de la plante jambu, un processus qui a produit un liquide riche en un composé spécifique appelé spilanthol, connu pour sa capacité à paralyser et à tuer les insectes. Avant de tester cet extrait sur les insectes, l'équipe devait s'assurer qu'il était sûr pour le reste du monde. Ils ont testé l'extrait sur des graines de laitue pour voir s'il arrêterait leur croissance, et ils ont exposé des cellules cutanées humaines et des cellules hépatiques à la substance dans un cadre de laboratoire. Les résultats ont été rassurants ; l'extrait n'a pas significativement endommagé les racines de laitue et a montré une très faible toxicité pour les cellules humaines, suggérant qu'il serait sûr pour l'environnement et pour les personnes le manipulant.

Avec un extrait sûr en main, les chercheurs sont passés à l'étape suivante : l'envelopper dans une nanoémulsion. Ils ont mélangé l'extrait de plante avec un polymère hydrosoluble sûr et ont utilisé des ondes sonores à haute fréquence pour décomposer le mélange en gouttelettes incroyablement petites et uniformes. Ce processus a créé un liquide stable où les principes actifs de la plante sont suspendus dans des sphères microscopiques, de la taille d'un virus environ. L'équipe a testé trois concentrations différentes de l'extrait de plante au sein de ces nano-gouttelettes et a constaté que la formulation présentant une concentration intermédiaire spécifique produisait les particules les plus constantes et uniformes. Ce mélange particulier est resté stable pendant des mois, les minuscules gouttelettes conservant la même taille et ne s'agglutinant pas, ce qui est crucial pour un produit qui doit être stocké et utilisé ultérieurement.

Lorsque les scientifiques ont testé cette nouvelle nano-formulation contre les larves de moustiques, les résultats ont été frappants. L'extrait de plante brut était déjà efficace, tuant un nombre significatif de larves à une concentration spécifique. Cependant, la version nano-émulsionnée a été encore plus performante, tuant presque toutes les larves qu'elle touchait. Sous un microscope, les moustiques traités ne ressemblaient en rien à leurs homologues sains ; leurs corps étaient courbés et tordus, et ils avaient perdu les minuscules soies qui recouvrent leur peau, indiquant que les composés de la plante avaient réussi à perturber leurs systèmes internes. La nano-émulsion n'a pas seulement tué les moustiques ; elle a préservé la puissance de l'extrait de plante, prouvant que les minuscules gouttelettes pouvaient délivrer le poison exactement là où il était nécessaire sans perdre de force.

L'étude est allée plus loin en testant la même nano-émulsion contre le tribolium de la farine, un nuisible qui infeste les stocks de grains. Ici, la différence entre l'extrait brut et la nano-formulation était encore plus spectaculaire. Si l'extrait de plante brut tuait bien les larves de coléoptères, il nécessitait une quantité beaucoup plus importante pour le faire. La nano-émulsion, cependant, a atteint le même effet létal avec une infime fraction de matière. Les chercheurs ont calculé que la version nano était des centaines de fois plus puissante que l'extrait brut seul. Cette augmentation massive de puissance suggère que les nano-gouttelettes ont permis aux substances chimiques de la plante de pénétrer plus facilement les défenses du coléoptère, ou peut-être qu'elles ont maintenu les substances actives pendant une période plus longue. Les coléoptères traités présentaient des signes de détresse similaires à ceux des moustiques, confirmant que les défenses naturelles de la plante fonctionnaient sur différents types d'insectes.

Ce travail démontre qu'il est possible de prendre un remède traditionnel à base de plantes et de l'améliorer grâce à la science moderne pour créer un outil qui soit à la fois puissant et respectueux de l'environnement. Les chercheurs ont montré qu'en emballant l'extrait de jambu dans de minuscules gouttelettes stables, ils pouvaient réduire considérablement la quantité de matière végétale nécessaire pour tuer les nuisibles tout en maintenant un profil de sécurité élevé pour les organismes non ciblés. L'étude suggère que cette approche pourrait offrir une alternative durable aux pesticides chimiques agressifs, offrant un moyen de protéger les cultures et la santé publique sans le lourd tribut environnemental des insecticides conventionnels. Bien que des tests supplémentaires soient nécessaires pour confirmer ces résultats dans le monde réel, les résultats de laboratoire offrent un aperçu prometteur d'un avenir où le contrôle des nuisibles repose sur la précision de la nanotechnologie et la puissance de la nature travaillant de concert.