Nanoémulsions à base d'huile essentielle d'Eucalyptus globulus : développement complet, évaluation in vitro et in silico contre Spodoptera litura

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Eucalyptus globulus nanoémulsions Spodoptera litura activité ovicide répulsivité docking moléculaire

Contexte académique

Avec la croissance rapide de la population mondiale, qui devrait atteindre 9,7 milliards d’ici 2050, la sécurité alimentaire devient un enjeu de plus en plus critique. La productivité agricole est affectée par divers facteurs, parmi lesquels les dommages causés par les insectes nuisibles sont particulièrement graves. Le ver du tabac (Spodoptera litura) est un ravageur polyphage largement répandu dans les régions Asie-Pacifique et Océanie, capable d’infester 128 espèces de plantes, y compris des cultures économiquement importantes comme le soja, le coton, l’arachide et la tomate. Depuis longtemps, les agriculteurs dépendent des pesticides chimiques de synthèse pour contrôler ces ravageurs, mais ces produits ont des effets négatifs sur les organismes non ciblés, la santé humaine et l’environnement. De plus, la résistance des ravageurs à divers pesticides ne cesse de s’accroître. Par conséquent, le développement d’alternatives respectueuses de l’environnement et durables est devenu une nécessité urgente. Les pesticides d’origine végétale, en raison de leur faible toxicité, de leur biodégradation rapide et de leur impact moindre sur les ennemis naturels, sont considérés comme des alternatives prometteuses aux pesticides chimiques de synthèse. Ces dernières années, les pesticides à base d’huiles essentielles (Essential Oils, EOs) ont attiré une attention considérable en raison de leur efficacité à large spectre et de leur faible toxicité. Cependant, la faible solubilité dans l’eau, la volatilité élevée et la sensibilité à la lumière et à l’oxygène des huiles essentielles limitent leur application directe. La technologie des nanoémulsions, en encapsulant les huiles essentielles dans des nanoparticules, peut résoudre efficacement ces problèmes et améliorer leur activité biologique.

Source de l’article

Cet article a été co-écrit par Ankur, Nida, Narender Singh, Sanjiv Mullick et Alka Gupta, affiliés à l’Université de Delhi (University of Delhi) et à l’Institut de génomique et de biologie intégrative (Institute of Genomics and Integrative Biology, IGIB) du Conseil de la recherche scientifique et industrielle (CSIR) en Inde. L’étude a été acceptée le 21 mars 2025 et publiée dans la revue Bionanoscience avec le DOI 10.1007/s12668-025-01912-8.

Méthodologie et résultats de l’étude

1. Extraction et analyse des composants de l’huile essentielle d’eucalyptus globulus

Les chercheurs ont obtenu l’huile essentielle d’eucalyptus globulus (Eucalyptus globulus Essential Oil, EGeO) auprès d’une distillerie située à Nilgiris, dans l’État du Tamil Nadu en Inde, et ont analysé sa composition par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS). Les résultats ont montré que l’huile essentielle d’eucalyptus globulus est principalement composée de monoterpènes et de sesquiterpènes, avec comme principaux composants le 1,8-cinéole (67,14 %), l’α-pinène (7,50 %) et l’α-terpinéol (7,08 %).

2. Préparation et optimisation des nanoémulsions

Les chercheurs ont utilisé une méthode d’émulsification spontanée à faible énergie pour préparer des nanoémulsions de type huile dans eau (O/W) en mélangeant 15 % d’huile essentielle d’eucalyptus globulus avec 5 % d’émulsifiant (Tween 80 ou Span 80). La caractérisation des nanoémulsions par diffusion dynamique de la lumière (DLS) et microscopie électronique à transmission (TEM) a révélé que les nanoémulsions préparées avec le Tween 80 présentaient un diamètre moyen de gouttelettes plus petit (289,16 nm) et un indice de polydispersité (PDI) plus faible (PDI < 0,3), indiquant une bonne monodispersité. En revanche, les nanoémulsions préparées avec le Span 80 présentaient une polydispersité plus élevée.

3. Stabilité et efficacité de chargement des nanoémulsions

Les chercheurs ont évalué la stabilité à long terme des nanoémulsions et ont constaté qu’après 50 jours de stockage à 25 °C et 5 °C, les nanoémulsions préparées avec le Tween 80 présentaient des variations minimales du diamètre des gouttelettes, indiquant une bonne stabilité. De plus, l’efficacité de chargement des nanoémulsions atteignait 97 %, démontrant une encapsulation efficace de l’huile essentielle d’eucalyptus globulus.

4. Tests d’activité biologique

Les chercheurs ont évalué l’efficacité des nanoémulsions d’huile essentielle d’eucalyptus globules contre le ver du tabac (Spodoptera litura) à travers une série d’expériences biologiques. Les résultats ont montré que les nanoémulsions présentaient une activité ovicide significative, avec une valeur LC50 de 22,331 mg/mL. De plus, les nanoémulsions ont montré un effet répulsif marqué sur les larves nouvellement écloses, les larves évitant clairement les zones traitées dans les tests d’olfactométrie en tunnel de verre. Dans les tests insecticides, les nanoémulsions ont significativement réduit le taux de survie des larves, avec une mortalité atteignant 92 % à une concentration de 10 mg/mL.

5. Études de docking moléculaire

Pour approfondir les mécanismes insecticides de l’huile essentielle d’eucalyptus globulus, les chercheurs ont réalisé des études de docking moléculaire sur les sept principaux composants de l’huile essentielle. Les résultats ont montré que ces composants présentaient une bonne affinité de liaison avec les protéines chimiosensorielles (Chemosensory Proteins, CSPs) du ver du tabac, avec des énergies de liaison comprises entre -4,0 et -5,2 kcal/mol. Cela suggère que les composants de l’huile essentielle pourraient perturber le système olfactif des ravageurs en inhibant l’activité des CSPs, expliquant ainsi leur effet répulsif et insecticide.

Conclusion et signification de l’étude

Cette étude démontre que les nanoémulsions à base d’huile essentielle d’eucalyptus globulus présentent une activité ovicide, répulsive et insecticide significative contre le ver du tabac (Spodoptera litura). La stabilité et l’efficacité de chargement élevées des nanoémulsions ouvrent des perspectives pour leur application dans le domaine agricole. De plus, les études de docking moléculaire ont révélé les mécanismes d’interaction entre les composants de l’huile essentielle et les protéines chimiosensorielles des ravageurs, fournissant une base théorique pour le développement de nouveaux biopesticides.

Points forts de l’étude

  1. Efficacité contre le ver du tabac : Les nanoémulsions d’huile essentielle d’eucalyptus globulus ont montré une activité ovicide, répulsive et insecticide significative en conditions de laboratoire, offrant une nouvelle approche pour la lutte intégrée contre le ver du tabac.
  2. Stabilité et efficacité de chargement des nanoémulsions : Les nanoémulsions préparées par émulsification spontanée à faible énergie présentent une excellente stabilité et une efficacité de chargement élevée, résolvant les problèmes de solubilité et de volatilité des huiles essentielles.
  3. Études des mécanismes moléculaires : Les études de docking moléculaire ont clarifié les interactions entre les composants de l’huile essentielle et les protéines chimiosensorielles des ravageurs, fournissant des bases scientifiques pour le développement de nouveaux biopesticides.

Valeur applicative

Cette étude offre des références importantes pour le développement de biopesticides respectueux de l’environnement. Les nanoémulsions d’huile essentielle d’eucalyptus globulus, en tant que pesticides verts, pourraient jouer un rôle clé dans la gestion intégrée des ravageurs agricoles. De plus, cette étude fournit un soutien technique et des orientations théoriques pour l’application d’autres huiles essentielles dans la lutte contre les ravageurs.