Depuis la découverte du D20 (eau lourde) et son utilisation comme modérateur dans les réacteurs nucléaires, ses effets biologiques ont fait l’objet d’études approfondies, bien que rarement approfondies. Cet article passe en revue ces effets sur les animaux entiers, les cellules animales et les micro-organismes., Les » effets isotopiques du solvant », ceux dus aux propriétés spéciales du D20 en tant que solvant, et les » effets isotopiques du deutérium » (DIE), qui résultent lorsque D remplace H dans de nombreuses molécules biologiques, sont considérés. La faible toxicité du D20 pour les mammifères se reflète dans son utilisation répandue pour mesurer les espaces aquatiques chez l’homme et d’autres animaux. Des concentrations plus élevées (généralement >20% du poids corporel) peuvent être toxiques pour les animaux et les cellules animales. Des effets sur le système nerveux et le foie et sur la formation de différentes cellules sanguines ont été notés., Au niveau cellulaire, D20 peut affecter la mitose et la fonction membranaire. Les protozoaires sont capables de supporter jusqu’à 70% de D20. Les algues et les bactéries peuvent s’adapter pour se développer dans 100% D2O et peuvent servir de sources d’un grand nombre de molécules deutérées. D2O augmente la stabilité thermique des macromolécules mais peut diminuer la stabilité thermique cellulaire, peut-être à la suite de l’inhibition de la formation de chaperonine. Des concentrations élevées de D2O peuvent réduire l’hypertension induite par le sel et l’éthanol chez le rat et protéger les souris contre l’irradation gamma., De telles concentrations sont également utilisées dans la thérapie de capture de neutrons de bore pour augmenter la pénétration de neutrons aux composés de bore liés aux cellules malignes. Le D2O est plus toxique pour les cellules malignes que les cellules animales normales, mais à des concentrations trop élevées pour un usage thérapeutique régulier. D2O et les médicaments deutérés sont largement utilisés dans les études du métabolisme des médicaments et des substances toxiques chez l’homme et d’autres animaux. Les formes deutérées de médicaments ont souvent des actions différentes de celles des formes protonées. Certains médicaments deutérés présentent des processus de transport différents., La plupart sont plus résistants aux changements métaboliques, en particulier les changements médiés par les systèmes du cytochrome P450. La deutériation peut également modifier la voie du métabolisme du médicament (commutation métabolique). Une modification du métabolisme peut entraîner une augmentation de la durée d’action et une diminution de la toxicité. Il peut également conduire à une activité plus faible, si le médicament est normalement changé à la forme active in vivo. La deutériation peut également réduire la génotoxicité du tamoxifène et d’autres composés anticancéreux., La deutériation augmente l’efficacité des acides gras à longue chaîne et de la fluoro-D-phénylalanine en empêchant leur dégradation par les micro-organismes cibles. Quelques antibiotiques deutérés ont été préparés et leur activité antimicrobienne s’est avérée peu modifiée. Leur action sur les bactéries résistantes n’a pas été étudiée, mais il n’y a aucune raison de croire qu’elles seraient plus efficaces contre de telles bactéries. La résistance des insectes aux insecticides est très souvent due à la destruction des insecticides par le système cytochrome P450., Les insecticides deutérés pourraient bien être plus efficaces contre les insectes résistants, mais cette possibilité potentiellement précieuse n’a pas encore été étudiée.
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