Pesticides in agriculture: understanding the issues

L’utilisation des pesticides en agriculture représente un enjeu majeur et complexe à l’échelle mondiale. Ces substances ont été conçues et déployées pour améliorer la productivité des cultures et leur qualité sanitaire mais leur utilisation est de plus en plus controversée. Quels sont les pesticides utilisés en agriculture ? Quelles sont les conséquences de leur utilisation ? Sur ces questions la Fondation FARM propose un éclairage et des éléments de réponse.

Definition and role of pesticides 

The word "pesticide" is a generic term derived from the Latin terms " caedere » (kill) and « pestis » (scourge). It covers various definitions depending on the contexts of use and regulations. For the European Commission[1], in the agricultural sector these are products which aim to destroy, prevent or control the presence of living beings harmful to a plant or agricultural commodity. Their use should improve crop yield and quality by reducing losses caused by harmful organisms. They are also called plant protection products or phytosanitary products.

Pesticides can also be used on products after harvest, to improve the long-term preservation capacity of these products, as is the case, for example, for the storage and transport of cereals.[2].

We can distinguish several categories of pesticides used in agriculture, depending on the different targets. Among the most used, we can cite the herbicides which attack unwanted plants, fungicides to fight against fungi and insecticides. Leur principe de fonctionnement repose sur une ou plusieurs molécules – les substances actives – contenues dans le produit. Ces dernières agissent par voie chimique dans le métabolisme des parasites ou des plantes qu’elles visent pour provoquer leur mort.

Certaines substances sont très sélectives en n’agissant que sur des espèces ou des variétés bien spécifiques. D’autres ont un spectre de cibles plus large. Le glyphosate est, par exemple, une substance active qui tue toutes les plantes. On parle alors d’herbicide total.

Active substances can be derived from synthetic chemistry or a natural process. essential oils, for example, fall into the category of biopesticidesThese products are part of a more integrated approach to plant protection that aims to disrupt ecosystems less.[3]. They represent today less than 10 % of the pesticide market.

What is the use of pesticides in agriculture?

L’histoire de la protection des cultures remonte aux origines mêmes de l’agriculture. Depuis que l’être humain s’est fait agriculteur, il y a environ 10 000 ans, il a dû défendre ses récoltes contre les insectes, les maladies, les plantes concurrentes et les aléas climatiques. Plus de 7000 ans plus tard, dans l’Antiquité, les Grecs utilisaient par exemple le soufre comme agent de fumigation pour protéger les récoltes. Au fil des siècles, d’autres substances naturelles (arsenic, aconit, nicotine ou roténone) ont été mobilisées pour lutter contre ravageurs et maladies.

Avant l’essor de la chimie de synthèse, les agriculteurs combinaient l’usage de substances naturelles, avec les services écosystémiques (c’est-à-dire rendus par la nature) et les pratiques agricoles, pour protéger leurs cultures. Par exemple, les associations culturales dans le temps et dans l’espace (assolement et rotations) limitaient la propagation des maladies, tandis que la diversification des cultures réduisait la pression des ravageurs.

Des échanges internationaux beaucoup plus restreints qu’aujourd’hui réduisaient la circulation des ravageurs et des pathogènes et des densités de semis plus faibles et donc des plantations plus espacées, rendues possibles par une moindre pression démographique et foncière, freinaient également la transmission des maladies entre les plants. Ces pratiques, dont la liste n’est pas exhaustive, illustrent la complémentarité et la nécessité de combiner des stratégies agricoles variées pour assurer la protection des cultures.

Les techniques utilisées ont toutefois pu être insuffisantes pour gérer des aléas sanitaires et climatiques. Ce fut notamment le cas en 1845, lorsque l’Irlande subit la pire famine de son histoire quand Phytophthora infestans, agent du mildiou de la pomme de terre, ravage les récoltes. Entre 1845 et 1852, plus d’un million de personnes meurent de faim et deux millions émigrent, amputant le pays d’un tiers de sa population. Une catastrophe d’une ampleur difficile à imaginer aujourd’hui, provoquée par un champignon.

L’usage de pesticides ne se démocratise qu’à la fin du XIXᵉ siècle, avec les progrès de la chimie minérale : sels de cuivre, mercure ou bouillie bordelaise deviennent alors des références en matière de fongicides. Une nouvelle étape est franchie dans les années 1930 avec l’essor de la chimie organique de synthèse, qui voit apparaître les premiers pesticides modernes, notamment les organochlorés. Le DDT, synthétisé en 1939, s’impose ainsi comme l’insecticide dominant jusqu’aux années 1970. THE deux guerres mondiales  ont également été des incubateurs du développement de la chimie organique de synthèse.

Depuis plus de soixante ans, l’usage des pesticides est une pratique clé de l’intensification agricole. Faciles d’accès et relativement bon marché par rapport aux gains de productivité qu’ils apportaient, ils se sont révélés efficaces pour participer, aux côtés d’autres facteurs comme la génétique ou l’irrigation, à l’augmentation des rendements et à leur régularité, sur de grandes surfaces[4].

Répondant à une demande croissante en produits agricoles, ce modèle s’est répandu dans l’ensemble des pays développés et dans certains pays en développement (par exemple les filières céréalières en Asie et en Amérique latine et la filière coton en Afrique sahélienne).

Today, more than 800 active substances are available on the market and global consumption of pesticides in agriculture exceeds 3 million tonnes per year.[5].

Les effets de l’usage des pesticides sur la biodiversité, les services écosystémiques ou encore la santé humaine ont fait l’objet de nombreuses controverses depuis les travaux précurseurs de Rachel Carson dans son ouvrage Printemps silencieux publié en 1962. La biologiste et militante américaine y dénonce ce qu’elle appelle le « scandale des pesticides » qui entrainera l’interdiction du DDT aux Etats Unis.

La relation entre l’usage des pesticides et l’érosion des services écosystémiques est, aujourd’hui, largement documentée : certaines substances actives présentent des risques avérés pour la santé humaine et pour l’environnement. En témoigne plusieurs études récentes[6]^[7] : l’usage de pesticides dangereux figure parmi les facteurs contribuant au dépassement d’au moins l’une des neuf “limites planétaires” : celle relative à l’introduction d’entités nouvelles dans la biosphère. Le travail de la Convention de Stockholm illustre ce phénomène en mettant en lumière la dispersion globalisée du chlorpyrifos, dont la présence est détectée dans des carottes de glace extraites à 125 mètres de profondeur au Svalbard, ou encore dans des échantillons de sédiments prélevés sur le plateau Tibétain, bien loin de leur zone d’application originelle.

Farmers are now trying to move away from this agricultural model because of its impacts on human health and ecosystems. Producers in organic farming[8] do indeed do without synthetic pesticides. But, they do not necessarily do without pesticides. For example, to fight against certain diseases such as vine mildew or potato, they still remain dependent on the use of copper, excess of which has very harmful effects on soil life[9]Another model occupies significant areas worldwide. : soil conservation agriculture[10].

Cette technique est développée en grandes cultures sur le continent américain ainsi qu’en Australie et prend également pied en Europe, en Asie et en Afrique. Elle consiste à ne plus labourer, couvrir les sols et diversifier les cultures pour maintenir la fertilité des sols et la biodiversité. Ce concept, favorisant le fonctionnement du sol et ses régulations biologiques, réduit en effet la dépendance aux fongicides et aux insecticides. Cependant des herbicides totaux, tels que le glyphosate, y sont encore couramment utilisés pour lutter contre les mauvaises herbes.

Ces agricultures qui diminuent le recours aux pesticides n’échappent donc pas aux enjeux que pose l’usage de ces produits.

Uses vary greatly depending on the culture

Pesticide use is linked to crop types and local cultivation practices. Regions where large-scale crops (corn, soybeans, wheat, etc.) predominate, such as the United States, are heavy users of herbicides. Fruit growers use more fungicides such as copper or sulfur.

La plupart du temps, la quantité de pesticides utilisée est conditionnée par la pression plus ou moins forte que peuvent exercer les ravageurs sur les récoltes. Leur présence et leur développement sont influencés par les conditions climatiques (humidité, température). L’environnement des cultures et la richesse de l’écosystème au sein des parcelles cultivées jouent également un rôle important en favorisant ou en régulant leur présence. Les variétés cultivées sont elles-mêmes plus ou moins sensibles aux maladies.

It should be noted that under certain conditions of use, insects, fungi, or unwanted plants can become resistant to plant protection products. This loss of effectiveness of the molecules leads to a gradual increase in the doses used by farmers and the creation of new pesticides by manufacturers.

Global overview of chemical pesticides

In 2021, global pesticide consumption reached 3.5 million tonnes of active ingredient, or an average of 2.26 kg per hectare of agricultural land. Herbicides are the most widely used category of active substances and represent almost half of this volume.

Pesticide consumption has nearly doubled worldwide since 1990[11]However, this underlying trend masks a very large geographical heterogeneity.Africa uses 11 times less per agricultural hectare than South America and 5 times less than the European Union.[12]. In France, where usage is increasingly regulated, Wheat crops are treated on average 7 times a year, banana plantations in the Antilles 8 times a year and apple orchards receive an average of 36 treatments per year[13]. To explain these significant disparities and their evolution, a quantitative analysis at finer scales (such as that of sectors) would undoubtedly be rich in lessons. But this data is unfortunately still very fragmentary.  

The global pesticide market is today dominated by 4 large companies based in Europe and the United States : Syngenta Group, Bayer, Corteva and BASF. In 2018, they controlled approximately 70 % of the global pesticide market[14], whose growth is driven by the development of sales in South America, Southeast Asia and Africa.

What are the consequences of using pesticides?

Producers, agricultural workers and rural populations living in production areas are among those most exposed to pesticides.[15]Frequent handling of chemicals can cause health problems. Health effects can be immediate, such as skin reactions or respiratory problems. Chronic effects, which appear over the longer term, are also observed.[16]Several epidemiological studies conclude that there is a strong presumption of links between exposure to pesticides and the occurrence of cancers or reproductive disorders.[17]This is the case, for example, among agricultural workers on banana farms in the Antilles exposed to chlordecone.[18].

Si les agriculteurs et agricultrices sont les plus exposés, les pesticides présentent également des risques pour d’autres catégories de la population. En effet, les molécules toxiques sont transportées par le vent et l’eau et ne restent généralement pas à l’endroit où elles ont été appliquées. En se maintenant de nombreuses années dans l’environnement, elles contaminent l’eau et les sols[19] et risquent de se retrouver dans les aliments consommés.

Certains pays, comme la France, mettent d’ailleurs en place des contrôles de résidus de molécules toxiques sur les produits alimentaires. Environ 4 % des contrôles réalisés en 2017 ont révélé la présence d’une molécule interdite en France[20]. Such a control system provides a certain level of security for consumers, but it remains limited since only certain known molecules are analyzed. It should be noted that this type of control system remains little used, if at all, in southern countries.

Les effets des pesticides sur l’environnement sont également pointés du doigt par la société civile et les chercheurs. Les molécules finissent par se dégrader, parfois au bout de plusieurs décennies, mais certains résidus persistent dans l’environnement. Le cas du chlordécone est édifiant[21]. Cet insecticide a notamment été utilisé pendant une vingtaine d’années dans les plantations de banane en Martinique et en Guadeloupe. Il a été interdit en 1993 car considéré comme dangereux pour la santé humaine. Son utilisation a entraîné une pollution chronique des sols et des eaux. Trente ans après, la chaîne alimentaire et la population locale sont toujours contaminées.

Cet exemple illustre les difficultés auxquelles sont confrontés les pouvoirs publics qui autorisent ou non la commercialisation de ces produits ou en réglementent l’usage. Il faut parfois un temps long pour mesurer les impacts chroniques sur la santé et sur l’environnement. Cette échelle de temps est difficilement compatible avec le rythme élevé de créations de nouveaux pesticides chimiques. De plus, les réglementations sur les autorisations ou les usages sont très variables d’un pays à l’autre.

De nombreuses matières actives sont interdites au sein de l’Union européenne, mais il est toujours possible pour les fabricants européens de les produire et de les exporter vers des pays tiers, ou d’importer des produits qui en contiennent des résidus. En l’absence de règlementation internationale, les positions nationales ou régionales sont parfois contradictoires, ce qui rend difficile une approche harmonisée et efficace de la régulation.

In conclusion

While pesticides undeniably play a central role in global agriculture, their use is nonetheless a controversial issue. Some argue that they make a vital contribution to global food security, while others see their negative effects on the environment and the health of humans and ecosystems. This market, with significant potential, attracts manufacturers, but scientists and public authorities lack the time and resources to study the risks.

Crop diseases and pests pose a significant threat to the agricultural sector, on which millions of smallholder farmers depend for their incomes and livelihoods, and to global food security. Finding the right balance is a particularly complex challenge on the path to more sustainable agriculture.

[1] Pesticides (europa.eu)

[2] Control of phytosanitary products (pesticides): treatment of stored foodstuffs (Ministry of Agriculture and Food Sovereignty)) ; France to reverse ban on insecticide to protect grain exports (francetvinfo.fr)

[3] Integrated protection: principles and definitions | Ministry of Agriculture and Food Sovereignty

[4] Sur la période 1961-2021, le rendement de blé en Europe de de l’Ouest est passé de 2,6 à 7,0 tonnes par hectare (+169%), et le rendement du maïs aux USA de 3,9 à 11,1 tonnes par hectare (+184%) (Source FAO).

[5] FAO data (2019)

[6] Vandenberg LN, Pierce EJ, Arsenault RM. Pesticides, an urgent challenge to global environmental health and planetary boundaries. Front Toxicol. 2025 Oct 3;7:1656297. doi: 10.3389/ftox.2025.1656297. PMID: 41114400; PMCID: PMC12531173.

[7] Sofie te Wierik, S., DeClerck, F., Beusen, A. et al. Identifying the safe operating space for food systems. Nat Food 6, 1153–1163 (2025). https://doi.org/10.1038/s43016-025-01252-6

[8] According to the FAO, organic farming involves 3 million producers who cultivate 74 million hectares (The World of Organic Agriculture 2021 | FAO) – on 4.7 billion hectares cultivated in the world.

[9] Karimi et al., 2021, Response to comments by Imfeld et al. on the article 'Is soil biodiversity impacted by copper input or accumulation in vineyard soils? Synthesis of scientific knowledge' by Karimi et al.

[10] Conservation agriculture represents 12.5% of global agricultural land, and 68% in South America (Kassam et al., 2022,

Successful Experiences and Lessons from Conservation Agriculture Worldwide)

[11] Source FAO

[12] Source FAO

[13]Agreste surveys on cultural practices in arboriculture in 2018 and in large crops in 2017Between 2012 and 2018, the change in the average number of treatments on apples was not significant; however, the treatment frequency index (TFI – which indicates the number of pesticide doses used per hectare) decreased. For bananas, the average number of treatments decreased but the TFI remained stable. For soft wheat, there was an increase in the average number of treatments and the TFI over the period 2011-2017.

[14] The problem with growing corporate concentration and power in the global food system | Nature Food

[15] Sources of exposure to pesticides – Ministry of Health and Prevention (sante.gouv.fr)

[16] See for example the study by Tiembré et al., 2016. Environmental and health impact of pesticide use in urban and peri-urban market gardening in the Yamoussoukro area, Ivory Coast

[17] INSERM report, 2021, Pesticides and health effects.

[18] INSERM, 2021, p55

[19] Ministry of Ecological Transition, 2020, France's environmental assessment – Pollution of surface and groundwater ; And

Silva et al., 2019, Pesticide residues in European agricultural soils – A hidden reality unfolded.

[20] Control of pesticide residues in plant foods in 2017 | economie.gouv.fr

[21] INSERM, 2021