Intoxication par le cuivre

Les symptômes aigus de l'empoisonnement au cuivre par ingestion comprennent les vomissements, l'hématémèse (vomissements de sang), l'hypotension (pression artérielle basse), le méléna (selles noires « goudronneuses »), le coma, la jaunisse (pigmentation jaunâtre de la peau) et les troubles gastro-intestinaux[1]. L'anémie hémolytique résultant du traitement des brûlures avec des composés de cuivre est un symptôme peu fréquente[1].

L'exposition chronique (à long terme) au cuivre peut endommager le foie et les reins[2]. Les mammifères ont des mécanismes efficaces pour réguler les réserves de cuivre de sorte qu'ils sont généralement protégés des niveaux excessifs de cuivre alimentaire[2] - [3].

Ces mêmes mécanismes de protection peuvent provoquer des symptômes plus légers, souvent diagnostiqués à tort comme des troubles psychiatriques. Il existe de nombreuses recherches sur la fonction du rapport Cu/Zn dans les conditions neurologiques, endocrinologiques et psychologiques[4] - [5] - [6]. De nombreuses substances qui nous protègent de l'excès de cuivre remplissent des fonctions importantes dans nos systèmes neurologique et endocrinien, ce qui entraîne des difficultés de diagnostic. Lorsqu'ils sont utilisés pour lier le cuivre dans le plasma, pour l'empêcher d'être absorbé dans les tissus, leur propre fonction peut ne pas être remplie. Ces symptômes comprennent souvent des sautes d'humeur, de l'irritabilité, de la dépression, de la fatigue, de l'excitation, des difficultés de concentration et une sensation de perte de contrôle. Pour compliquer davantage le diagnostic, certains symptômes d'un excès de cuivre ressemblent à ceux d'un déficit en cuivre.

Le cuivre dans le sang et la circulation sanguine existe sous deux formes : lié à la céruloplasmine (85 à 95 %), et le reste « libre », lié de manière lâche à l'albumine et aux petites molécules. Sur le plan nutritionnel, il existe une nette différence entre le cuivre organique et inorganique, selon que l'ion cuivre est lié à un ligand organique[7] - [8].

L'Agence de protection de l’environnement des États-Unis n'énumère aucune preuve de l'incidence du cancer chez l'homme liée au cuivre et énumère les preuves animales liant le cuivre au cancer comme « inadéquates ». Deux études chez la souris n'ont montré aucune augmentation de l'incidence du cancer. L'un d'eux utilisait des injections régulières de composés de cuivre, dont l'oxyde cuivrique. Une étude portant sur deux souches de souris nourries avec des composés de cuivre a révélé une augmentation variable de l'incidence du sarcome des cellules du réticulum chez les mâles d'une souche, mais pas chez les autres (il y avait une incidence légèrement accrue chez les femelles des deux souches). Ces résultats n'ont pas été répétés[9].

Une partie importante de la toxicité du cuivre provient de sa capacité à accepter et à donner des électrons uniques lorsqu'il change d'état d'oxydation. Cela catalyse la production d'ions radicalaires très réactifs, tels que le radical hydroxyle, d'une manière similaire à la chimie de Fenton[15]. Cette activité catalytique du cuivre est utilisée par les enzymes avec lesquelles il est associé, elle n'est donc toxique que lorsqu'elle n'est pas séquestrée et sans médiation. Cette augmentation des radicaux réactifs sans médiation est généralement appelée stress oxydatif et constitue un domaine de recherche actif dans diverses maladies où le cuivre peut jouer un rôle important mais plus subtil que dans la toxicité aiguë.

Certains des effets du vieillissement peuvent être associés à un excès de cuivre[16].

En cas de suspicion d'empoisonnement au cuivre, la pénicillamine est le médicament de choix, et le dimercaprol, un agent chélatant les métaux lourds, est souvent administré. Il n'est pas recommandé de donner du vinaigre, car il aide à solubiliser les sels de cuivre insolubles. Les symptômes inflammatoires sont à traiter sur des principes généraux, de même que les symptômes nerveux.

Il existe certaines preuves que l'acide alpha-lipoïque (ALA) peut fonctionner comme un chélateur plus doux du cuivre lié aux tissus[22]. L'acide alpha-lipoïque fait également l'objet de recherches pour chélater d'autres métaux lourds, tels que le mercure[23].

Un excès de cuivre dans l'eau peut endommager les organismes marins et d'eau douce tels que les poissons et les mollusques[24]. Les espèces de poissons varient dans leur sensibilité au cuivre, la DL50 pour une exposition de 96 h au sulfate de cuivre étant de l'ordre de 58 mg par litre pour le Tilapia (Oreochromis niloticus) et 70 mg par litre pour le poisson-chat (poisson-chat africain)[25]. L'effet chronique des concentrations sublétales de cuivre sur les poissons et autres créatures est des dommages aux branchies, au foie, aux reins et au système nerveux. Il interfère également avec l'odorat des poissons, les empêchant ainsi de choisir de bons compagnons ou de trouver leur chemin vers les zones d'accouplement[26].

La peinture à base de cuivre est un agent antisalissure marin courant[27]. Aux États-Unis, la peinture à base de cuivre a remplacé le tributylétain, interdit en raison de sa toxicité, comme moyen pour les bateaux de contrôler la croissance organique sur leurs coques. En 2011, l'État de Washington est devenu le premier État américain à interdire l'utilisation de la peinture à base de cuivre pour la navigation de plaisance, bien qu'elle ne s'applique qu'aux bateaux de plaisance[28]. La Californie a également poursuivi des initiatives visant à réduire l'effet de la lixiviation du cuivre, l'US EPA poursuivant des recherches[29].

Le cuivre est un élément essentiel pour les processus métaboliques des algues marines. Il est nécessaire au transport des électrons dans la photosynthèse et par divers systèmes enzymatiques. Trop de cuivre peut également affecter le phytoplancton ou les algues marines dans les écosystèmes marins et d'eau douce. Il a été démontré qu'il inhibe la photosynthèse, perturbe le transport des électrons dans le photosystème 2, réduit les concentrations de pigments, limite la croissance, réduit la reproduction, etc.[30]. La toxicité du cuivre est largement reconnue et est utilisée pour aider à prévenir la prolifération d'algues. L'effet du cuivre dépend uniquement du cuivre libre que l'eau reçoit. Il est déterminé par la solubilité relative et la concentration des ligands de liaison au cuivre.

Des études ont montré que les concentrations de cuivre sont toxiques lorsque le phytoplancton marin est confiné dans des zones fortement impactées par les émissions anthropiques[31]. Certaines des études ont utilisé un amphipode marin pour montrer comment le cuivre l'affecte. Cette étude précise que les juvéniles étaient 4,5 fois plus sensibles aux toxines que les adultes[32]. Une autre étude a utilisé 7 espèces d'algues différentes. Ils ont découvert qu'une espèce était plus sensible que les autres, qui était Synechococcus, et qu'une autre espèce était plus sensible dans l'eau de mer, qui était Thalassiosira weissflogii[33].

Une étude a utilisé des cyanobactéries, des diatomées, des coccolithophores et des dinoflagellés. Cette étude a montré que les cyanobactéries étaient les plus sensibles, les diatomées étaient les moins sensibles, et les coccolithophores et les dinoflagellés étaient intermédiaires. Ils ont utilisé l'ion cuivre dans un système tampon et l'ont contrôlé à différents niveaux. Ils ont découvert que les taux de reproduction des cyanobactéries étaient réduits alors que d'autres algues avaient des taux de reproduction maximaux. Ils ont découvert que le cuivre peut influencer les successions saisonnières d'espèces[34].

Le cuivre et les alliages de cuivre tels que le laiton se sont avérés toxiques pour les bactéries par rapport à l'effet oligodynamique. Le mécanisme exact d'action est commun à d'autres métaux lourds mais est inconnu. Les virus sont moins sensibles à cet effet que les bactéries. Les applications associées incluent l'utilisation de poignées de porte en laiton dans les hôpitaux, qui se sont avérées s'auto-désinfecter après huit heures, et les désinfectants minéraux, dans lesquels le cuivre peut agir comme algicide.