Les enjeux : Vespa velutina nigrithorax, redoutable prédateur de l'abeille
Importé accidentellement en France en 2004, le frelon asiatique a progressivement gagné la majorité du territoire, sans que la destruction chimique des nids n’enraye sa rapide progression. Adapté à l’environnement et au climat, sans prédateur, le frelon asiatique fait partie des facteurs de déclin des colonies d’abeilles, qui constituent la base de son alimentation. Il a été classé parmi les espèces nuisibles par l’Union européenne en 2016.
Le frelon asiatique à la conquête de l’ouest
Reconnaissable à ses pattes jaunes, sa taille (3 cm), sa tête et son thorax noirs et la bande orange qui lui barre l’abdomen, Vespa velutina nigrithorax est facilement distinguable de Vespa crabro, la seule autre espèce de frelon en France.
Présent du nord de l’Inde à la Chine et de la péninsule indochinoise à l’archipel indonésien, le frelon asiatique est vraisemblablement arrivé en France lors de l’importation accidentelle de femelles fondatrices cachées dans des poteries en provenance de Chine. Depuis, les frelons ont rapidement gagné la quasi-totalité du territoire français, avec un front de progression de 60 kilomètres par an. On le retrouve aujourd’hui dans plusieurs pays voisins tels que la Belgique, l’Espagne, l’Allemagne ou le Portugal. En janvier 2020, seuls le Bas-Rhin, le Territoire-de-Belfort et la Corse semblaient encore épargnés.
Les frelons asiatiques se reproduisent rapidement, même si les femelles fondatrices ne vivent qu’une année. Les plus gros nids mesurent jusqu’à 80 cm de diamètre et abritent plus de 2 000 individus. Ils peuvent produire plus de 13 000 individus au cours de la saison (d’avril à novembre), selon le Muséum national d’histoire naturelle (MNHN).
Les abeilles européennes démunies
En Asie, l’abeille locale, Apis cerana, a co-évolué avec Vespa velutina nigrithorax et développé une stratégie efficace de défense : la technique dite du « heat balling ». En se regroupant et en formant une boule autour du frelon, les abeilles asiatiques battent frénétiquement des ailes pour faire monter la température au-dessus de 45°C, température létale pour le frelon. Mais l’abeille européenne, Apis mellifera, n’a pas encore développé de tels mécanismes de défense contre ce prédateur trop récent, et reste une proie facile.
Deux tiers de l’alimentation du frelon asiatique sont composés d’hyménoptères, pour la moitié d’abeilles mellifères. Elles font partie intégrante de son régime alimentaire très riche en protéines et lui servent à nourrir les larves du couvain. Le frelon est aussi un prédateur pour toutes sortes d’insectes (mouches, libellules, papillons, chenilles…) mais aussi d’araignées. Il exerce ainsi une forte pression sur la démographie de l’ensemble du monde des insectes.
Très endurant, le frelon se poste en vol stationnaire à l’entrée des nids d’abeilles. Il attaque les abeilles dès qu’elles en sortent ou y reviennent, lourdement chargées de pollen et donc plus faciles à attraper. Leur présence modifie le comportement des abeilles, qui craignent de quitter leur ruche et limitent leurs sorties, réduisant ainsi les réserves de pollen qu’elles emmagasinent pour passer l’hiver. Elles compromettent également leur prochaine production de miel, et donc leur survie.
Le problème : des outils de lutte inefficaces ou toxiques
Pour endiguer l’expansion du frelon asiatique et préserver leurs ruchers, les apiculteurs et les organismes de lutte contre les nuisibles ne disposent pas à ce jour de méthode éprouvée pour repérer les nids, particulièrement bien cachés, ni de moyen efficace et écologique pour les détruire.
Des insecticides dévastateurs pour l’environnement
Les désinsectiseurs traitent en général les nids de frelons asiatiques à la perméthrine, un insecticide neurotoxique dont l’usage agricole a été interdit en France en 2000. Appartenant à la famille des pyréthrinoïdes, ce produit présente en effet une toxicité aigüe pour les humains en cas de contact direct. Certaines molécules des pyréthrinoïdes sont suspectées de provoquer des effets cancérogènes et d’être des perturbateurs endocriniens. Aux États-Unis, l’Agence de protection de l’environnement (EPA) a ainsi classé la perméthrine comme potentiellement cancérogène en 2006Rapport de l’Anses, 2018, Étude des expositions des populations aux pyréthrinoïdes.. En outre, des études ont démontré que ces substances provoquaient des effets neurologiques sévères chez des rats après inhalation en laboratoire. Elles sont aussi toxiques pour de nombreux animaux comme les batraciens, les poissons, et particulièrement les chats, selon l’ANSES, l’autorité sanitaire françaiseAnses, mai 2019. .
Or, après un traitement à la perméthrine, les nids sont souvent laissés sur place : ils contaminent donc les sols et la faune locale, notamment les oiseaux qui se nourrissent des frelons et des larves empoisonnés.
Cet emploi massif et systématique d’insecticides chimiques dans la lutte contre le frelon asiatique n’entrave pourtant pas sa progression, puisque l’insecte continue son avancée à travers l’Europe. Pire, des désinsectiseurs ont confié à POLLINIS qu’ils faisaient face à un nombre croissant d’attaques de frelons asiatiques recouverts de perméthrine, ce qui pourrait indiquer que ces insectes commencent à développer une résistance aux traitements chimiques. À terme, cela impliquerait l’usage de doses plus importantes, ou de substances plus toxiques encore.
Des pièges nocifs pour les autres pollinisateurs
À base de sucre et d’alcool (souvent un mélange de sirop, de bière et de vin blanc), les pièges artisanaux s’avèrent relativement inefficaces : ils ne piègent que quelques dizaines d’individus alors qu’un nid abrite en moyenne 2 000 membres… Ces pièges peuvent même s’avérer contre-productif lorsqu’ils sont déployés au printemps : « C’est la période où la compétition entre femelles fondatrices pour un même site de nidification les décime : plus de 90 % d’entre elles meurent, » explique Claire Villemant, entomologiste au Muséum national d’histoire naturelle (MNHN)Claire Villemant, entretien avec POLLINIS.. Mieux vaut donc ne pas intervenir à cette période et les laisser s’entre-tuer.
Par ailleurs, ces pièges sont souvent non sélectifs, c’est-à-dire qu’ils capturent une grande quantité et diversité d’insectes. Ils peuvent donc avoir « un impact beaucoup plus important sur l’entomofaune que le frelon asiatique lui-même », prévient encore le MNHNMuséum national d’histoire naturelle, Frelon asiatique..
Quant aux pièges dits « sélectifs », censés cibler uniquement les frelons asiatiques, ils ont en réalité un impact non-négligeable sur d’autres insectes et pollinisateurs. Un court séjour dans un piège, s’ils parviennent à en ressortir, peut dégrader leurs capacités cognitives, leur fécondité et hypothéquer leur survieMuséum national d’histoire naturelle, Frelon asiatique..
« LA SOLUTION LA PLUS UTILISÉE, LA PERMÉTHRINE, EST UN INSECTICIDE DONT LES DOMMAGES COLLATÉRAUX SONT CONSIDÉRABLES. LES NIDS TRAITÉS ET LAISSÉS SUR PLACE SONT DES BOMBES CHIMIQUES ABANDONNÉES DANS LA NATURE ! »
Hacène Hebbar, coordinateur du projet chez POLLINIS.
Les solutions de POLLINIS : deux outils prometteurs
Depuis 2015, POLLINIS élabore des solutions alternatives pour lutter contre le frelon asiatique, afin de permettre aux apiculteurs et aux professionnels de la désinsectisation de détruire les nids de cette espèce invasive sans recours à la chimie, et en préservant l’environnement.
POLLINIS a pour objectif à terme d’équiper de ces deux outils les Groupes de défense sanitaires apicoles (GDSA), les collectivités locales ainsi que les désinsectiseurs professionnels engagés dans la lutte contre le frelon sans chimie.
HeatNest
L’appareil HeatNest fonctionne en injectant de la vapeur d’eau dans le nid de frelons, diffusant de la chaleur à une température létale pour ces nuisibles et leurs larves. Équipé d’un tube perforé avec une tête pouvant percer les nids, cet appareil est relié à un réservoir d’eau chauffée jusqu’à vaporisation qui envoie la vapeur dans le tube.
Alimenté par une source électrique, l’appareil doit généralement être branché sur un générateur d’une puissance de 2KW maximum. Il est fixé sur une perche télescopique classique permettant d’atteindre les nids accrochés en hauteur dans les arbres. La hauteur atteinte dépend de la perche utilisée. HeatNest a été testé dans des ronces au sol et jusqu’à 20 mètres de hauteur. Si le nid est trop haut, une nacelle peut alors être utilisée.
Comme la diffusion de la chaleur agit uniquement sur les larves et les frelons présents dans le nid, il faut de préférence intervenir à la tombée de la nuit, quand les frelons sont plus nombreux à l’intérieur. Si 90 % des adultes et des larves sont détruits, les frelons survivants qui étaient à l’extérieur pendant l’intervention et qui reviennent, n’ont de toute façon plus les ressources nécessaires pour reconstruire un nid.
Si la diffusion de chaleur a été bien réalisée, l’activité du nid baisse ensuite progressivement au cours des quinze jours suivant l’intervention. À l’issue de cette période, le nid est complètement inactif.
GeoNest
GeoNest est une application web mobile. Une première version est disponible depuis l’été 2020 pour les désinsectiseurs. Elle est « universelle », c’est-à-dire utilisable sur n’importe quel smartphone, tablette ou ordinateur, quel que soit son système d’exploitation (iOS, Android, etc.).
GeoNest permet à tout utilisateur de visualiser sur une carte tous les nids signalés et d’en ajouter de nouveaux. Il fournit des informations sur le frelon asiatique, le frelon européen, les guêpes et leurs nids respectifs afin d’aider les particuliers et non-experts à les différencier.
L’application permet de géolocaliser le nid automatiquement ou manuellement. Il est possible d’ajouter une ou plusieurs photos et vidéos, pour une meilleure reconnaissance, et de renseigner des données supplémentaires utiles : support (arbre, mur, etc.), diamètre et hauteur. Enfin, GeoNest permet de demander l’intervention de désinsectiseurs locaux. Ces derniers peuvent alors retrouver facilement le nid grâce aux informations fournies dans l’application.
La partie réservée aux « pros » leur permet de valider ou de corriger les informations sur le nid (type de nid, état, taille, hauteur…), de confirmer la neutralisation du nid et de faire un retour sur les conditions de leur intervention (température, conditions de vent, difficultés particulières…). Les données ainsi fournies par les professionnels permettront d’en savoir plus sur les circonstances favorables à l’efficacité de l’appareil de destruction des nids, HeatNest.
En 2020, plus de 600 nids ont déjà été signalés sur la version beta de GeoNest. Une version mettant en relation les usagers avec les organismes de lutte et les professionnels sera disponible après le printemps 2021.
Pour utiliser GeoNest, cliquer ici.
HeatNest : retour en images sur 5 années de recherche
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Tout commence en 2013, avec trois jeunes ingénieurs de l’École Polytechnique, Jérémie Laurent, Guillaume Losfeld et François Espinet. Sensibilisé aux problèmes que son père, apiculteur et président du Conservatoire d’abeilles noires des Cévennes, rencontre avec le frelon asiatique, Jérémie embarque ses camarades dans un projet de recherche novateur : trouver un moyen de détruire les nids de frelon sans recours à la chimie. POLLINIS est convaincue de la nécessité de mener à bien ces recherches et aide financièrement les ingénieurs à poursuivre leurs travaux, grâce au soutien de ses donateurs.
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Les premiers tests en laboratoire commencent. Ils montrent que les frelons n’ont pas de conduite de fuite coordonnée face à une exposition prolongée à la chaleur. Les ingénieurs décident de travailler sur le principe de l’hyperthermie : ils misent sur une méthode naturelle, fondée sur le biomimétisme, en s’inspirant du « heat-balling », la stratégie de défense adoptée par les abeilles asiatiques. Elles s’agglutinent autour d’un frelon et battent des ailes pour réchauffer l’air autour de lui, jouant sur la différence de température létale, pour le frelon dès 45 °C contre 53 °C pour les abeilles.
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Le premier prototype est ambitieux. Une enveloppe gonflable fixée sur une perche télescopique vient englober le nid de frelons asiatiques et diffuse des magnétrons auxquels succomberaient proprement tous les frelons en quelques secondes sans possibilité d’attaques. Problème : le prototype fonctionne grâce à l’émission de micro-ondes chauffant l’eau contenue dans la matière exposée… L’émission de micro-ondes hors des habitations est réglementée, et le dispositif est difficile à mettre en œuvre.
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Les ingénieurs se penchent sur une solution fondée sur les infra-rouges. Un tube de lampes infra-rouges avec de petits ventilateurs très puissants chauffe directement le nid et attire les frelons avec la lumière.
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En 2017, les polytechniciens passent le relais à POLLINIS. Avec la persévérance de la petite équipe réunie autour d’Hacène Hebbar, d’autres prototypes plus maniables basés sur l’injection d’air chaud puis de vapeur sont développés.
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Entre 2016 et 2019, de nombreuses expériences sont menées. Ces différentes expérimentations se déroulent au sein de l’incubateur d‘innovations industrielles parisien UsineIO, avec son directeur technique, Frédéric Wets.
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Un nouveau prototype utilise la projection d’air chaud comprimé. Cette méthode donne de bons résultats en laboratoire mais s’avère moins efficace sur le terrain. Il est en effet difficile de conserver une bonne qualité de compression en continu lorsque l’on traite des nids à 20 mètres de hauteur avec les compresseurs d’entrée de gamme du marché, et POLLINIS veut développer une solution peu onéreuse.
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Hacène Hebbar conçoit alors un prototype de troisième génération. Ce nouveau-né combine une résistance électrique et un ventilateur autonome puissant pour diffuser de l’air chaud et sec dans le nid.
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Les deux premiers essais sur le terrain sont encourageants en termes d’efficacité, mais un cas d’auto-combustion lente sur l’un des nids se produit, malgré une diffusion de chaleur contrôlée pour l’éviter… POLLINIS cherche alors un moyen de contrôle plus efficace de la chaleur produite, et se lance aussitôt dans l’exploration de l’option vapeur.
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Un nouvel inconvénient apparaît sur les prototypes créés grâce aux techniques d’impression 3D. Le plastique casse et fond lorsqu’il est chauffé trop longtemps, même lorsqu’il est prévu pour de hautes températures. La résine, elle, finit par se briser. Il faut donc tâtonner pour trouver un juste milieu entre les paramètres d’impression et l’exposition prolongée à la chaleur de certains des éléments du dispositif.
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POLLINIS poursuit les améliorations et met au point un nouveau prototype. Ce dernier mise sur la production de vapeur et non plus sur l’air sec. Un premier prototype muni d’une garde permettant de buter à l’entrée du nid pour ne pas le transpercer de part en part est élaboré. Et vite abandonné ! Ce système se révèle en effet peu maniable dans les branches.
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À l’automne 2018, d’autres essais sont menés en France. Ils se déroulent notamment sur l’île bretonne de Groix, en compagnie de l’entomologiste américain Jeffery Pettis et de l’apiculteur Christian Bargain. Découverte : l’une des versions du prototype vapeur, de couleur noire, attire les frelons asiatiques, qui l’attaquent avec virulence !
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Cette fois-ci, c’est le bon. En 2019, le prototype HeatNest vapeur voit le jour.
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Octobre 2019 : 1er succès. HeatNest est testé à Nantes sur un gros nid et 4 jours plus tard, le constat est sans appel : il est totalement inactif. Larves et frelons cuits, tombés au sol sans aucun produit chimique, seront picorés par les oiseaux.
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Le principe d’injection de vapeur dans les nids est validé, grâce à des tests réussis le 24 novembre 2020 à Saint-Christophe-du-Ligneron (Vendée) sur un nid de frelons d’environ 80 cm de diamètre, situé sur une branche d’arbre à 9 mètres du sol, et le 2 décembre 2020 à Rambouillet (Yvelines) sur un nid d’environ 60 cm. Ces deux essais ont été conduits par Jean-Jacques Andrianada, l’un des désinsectiseurs partenaires de POLLINIS. Dans les deux cas une diminution drastique immédiate de l’activité du nid, et totale après quelques jours seulement a été observée.
PHOTOS : ©POLLINIS, sauf 1/15 ©E. Cadé
L'ÉQUIPE
JÉRÉMIE LAURENT, FRANÇOIS ESPINET ET GUILLAUME LOSFELD : LES INGENIEURS POLYTECHNICIENS
Jérémie Laurent, François Espinet et Guillaume Losfeld se sont rencontrés à l’École Polytechnique en 2011. Sensibilisé aux problèmes que pose le frelon asiatique par son père apiculteur, Jérémie initie en 2012 un projet de recherche sur les moyens de destruction des nids avec ses camarades. En 2013, par l’intermédiaire de l’association « L’Arbre aux abeilles », qui défend l’abeille noire locale dans les Cévennes, Jérémie et François font la connaissance de Nicolas Laarman, délégué général de POLLINIS et d’Hacène Hebbar, le coordinateur des projets. Après avoir validé leurs pistes de recherches, POLLINIS finance dès 2015 les premiers travaux de recherche des jeunes ingénieurs, avant de prendre en main le projet de développement de l’appareil HeatNest, en 2017.
HACÈNE HEBBAR, COORDINATEUR DES PROJETS À POLLINIS
Coordinateur des projets à POLLINIS, Hacène Hebbar a immédiatement été conquis par l’idée des ingénieurs polytechniciens de trouver un moyen de lutte contre le frelon asiatique sans recours à la chimie : « La chimie provoque des phénomènes de résistance dans le monde du vivant : il est temps de s’en passer. Cette option est un très grand pas pour une lutte propre qui permettra une meilleure protection de notre environnement et une meilleure réponse aux attentes des collectivités et des désinsectiseurs », estime-t-il. Après avoir suivi de près les travaux des trois étudiants, Hacène a repris le projet et travaillé à l’élaboration des divers prototypes de l’appareil HeatNest ainsi qu’au développement de l’application GeoNest.
LES PARTENAIRES
Depuis le début du projet, POLLINIS s’est entourée d’experts dont l’aide a été déterminante.
QUENTIN ROME, CHARGE D’ÉTUDE FRELON ASIATIQUE AU MUSEUM NATIONAL D’HISTOIRE NATURELLE
Quentin Rome est entomologiste et responsable « frelon asiatique et hyménoptères » au Muséum national d’Histoire naturelle (MNHN), l’institution en charge du suivi des populations de frelons asiatiques en France. Il a aidé à la réalisation du cahier des charges de l’application GeoNest, qui transmet automatiquement les informations sur les nids signalés. La base de données du MNHN bénéficie ainsi automatiquement des informations nécessaires pour suivre l’évolution de l’implantation des nids en France : géolocalisation précise du nid, hauteur, taille, niveau d’activité…
FREDERIC WETS, DIRECTEUR TECHNIQUE DE L’INCUBATEUR USINE IO
Frédéric Wets est le directeur technique de l’Usine IO, incubateur d’innovations industrielles parisien, qui a accueilli POLLINIS entre 2016 et 2019. Dans cet atelier qui permet à des inventeurs de fabriquer des prototypes high-tech, Hacène Hebbar a réalisé de nombreux tests sur la résistance à la compression et à la chaleur des pièces imprimées en 3D et a pu fabriquer ainsi plusieurs prototypes HeatNest à moindre coût. Frédéric Wets, ingénieur, s’est fortement engagé pour aboutir à cette solution propre et innovante : une aide déterminante.
LES TESTEURS
Pour expérimenter son prototype HeatNest et en corriger les défauts, POLLINIS a sollicité des professionnels de la lutte anti-frelon qui ont testé l’appareil. Leurs remarques ont été précieuses pour son amélioration.
JOSEPH ROBINEAU
Apiculteur en Loire-Atlantique, Joseph Robineau intervient depuis près de dix ans sur des nids de frelons asiatiques. Avec son Association sanitaire apicole départementale (Asad 44), il se déplace dans tout le département. C’est entre ses mains que le prototype HeatNest a remporté son premier succès, en octobre 2019, confirmant ainsi l’efficacité de l’injection de vapeur dans les nids. Il poursuivra en 2021 les tests : « Je veux continuer à expérimenter HeatNest. L’important, c’est que les gens comprennent que même s’il y a encore une petite activité après l’intervention, ce n’est pas grave. Le nid est tout de même détruit. Cela prend juste un peu plus de temps qu’avec la perméthrine. »
JEAN-JACQUES ANDRIANADA
Pompier et désinsectiseur professionnel installé entre l’Ile-de-France et la Vendée, Jean-Jacques Andrianada traite des nids de frelons asiatiques depuis près de quinze ans. Expert reconnu dans toute la France sur cette question, il travaille en collaboration avec des mairies et des collectivités. Il traite près de 600 nids par an : « Même si traiter un nid avec HeatNest est un peu plus long qu’avec la perméthrine, cela vaut le coup. Il faut arrêter l’épandage de chimie toxique dans la nature. Les frelons qui reçoivent de la perméthrine et ne meurent pas de suite s’envolent plus loin : ils diffusent ce produit et ils risquent d’attaquer des passants. »
GILBERT DUMAS
Président du Groupement de défense sanitaire apicole (GDSA) du Gard, Gilbert Dumas a commencé à lutter contre les nids de frelons asiatiques dès 2008. Il forme des pompiers à cette pratique. Avec son réseau de bénévoles du GDSA, il a mis en place un protocole d’intervention en collaboration avec le service départemental local. « C’est un paradoxe dérangeant pour nous, apiculteurs, d’être contre les produits chimiques pour nos ruches mais de traiter les nids de frelons à la perméthrine… Ça me dérange beaucoup. De plus, on est peu informé des effets à long terme de ce produit, ce qui est inquiétant. »
ERIC NADEAU
Apiculteur et perchiste bénévole pour le compte du Groupement de défense sanitaire apicole (GDSA) de Gironde, Eric Nadeau fait autorité dans la destruction de nids de frelons dans l’ensemble du département. Défendre les abeilles à miel contre ces prédateurs est son principal combat : en 2020, il a détruit une centaine de nids. Il est farouchement opposé à l’usage de la perméthrine : « L’usage de la perméthrine est un scandale. Quand les nids restent en place ensuite, c’est une catastrophe pour la nature. HeatNest va mettre un coup de pied dans la fourmilière pour dire qu’il n’y a pas que la chimie pour traiter les nids. »
LES PROCHAINES ÉTAPES
Afin d’améliorer ces deux outils, fers de lance d’une lutte propre contre le frelon asiatique, grâce aux dons de ses sympathisants, POLLINIS se donne pour objectifs, d’ici l’été 2021 de :
- Revoir le site mobile de GeoNest en mettant en place un système d’Intelligence artificielle (IA) pour identifier les nids et insectes des différentes espèces à partir de photos.
- Finaliser le dernier prototype d’HeatNest : des solutions ont été trouvées pour le rendre plus léger, plus compact et moins cher. Par ailleurs, ce nouveau système comporte un variateur de puissance qui permet de s’adapter à différents générateurs, ainsi qu’une pompe pour régler précisément l’afflux d’eau dans la bonbonne.
- Lancer un appel à manifestation d’intérêt pour les collectivités, les Groupements de défense sanitaire apicole (GDSA), les Fédérations régionales de lutte et de défense contre les organismes nuisibles (FREDON), les désinsectiseurs et autres qui souhaiteraient être pourvus d’appareils HeatNest.
- Lancer la production de plusieurs dizaines de prototypes.
POUR EN SAVOIR PLUS
HEATNEST : RETOUR EN IMAGES SUR 5 ANNÉES DE RECHERCHE
HeatNest est le résultat de 5 ans de travaux de recherche et d'expérimentations menés par POLLINIS.
FOIRE AUX QUESTIONS : TOUT SAVOIR SUR LE PROTOTYPE HEATNEST
Réponses à toutes les questions les plus fréquemment posées sur le fonctionnement de HeatNest.
VIDÉO : TEST GRANDEUR NATURE CONTRE LE FRELON ASIATIQUE
Jean-Jacques Andrianada, désinsectiseur professionnel, teste l'appareil HeatNest conçu par POLLINIS sur un nid de frelons asiatiques à Rambouillet.
Photos : ©POLLINIS – ©Quentin Rome – ©Joseph Robineau – ©Éric Nadeau – ©Gilbert Dumas – ©Ludovic Wets – ©Philippe Besnard – ©MNHN – ©Danel Sallabarrieta – ©Ivan Vieito Garcia – ©Adobestock – ©Flickr – ©Shutterstock ©danimuniztorres – ©CatherineLProd