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Dans les études de toxicité aiguë par voie orale, l’acéphate présentait une toxicité faible ou modérée chez le rat et le lapin, mais une toxicité élevée chez la souris. Une toxicité aiguë très faible a été observée chez le rat par voie cutanée ou par inhalation. L’acéphate provoquait une irritation faible pour les yeux et la peau du lapin, et rien n’indiquait qu’il était un sensibilisant cutané chez le cobaye.

Après une exposition à des doses répétées ou à l’exposition chronique de la souris, du lapin et du chien, les chercheurs signalent des changements de poids du foie et des manifestations pathologiques hépatiques ainsi qu'une inhibition de l'activité des cholinestérases plasmatiques, érythrocytaires et/ou du cerveau. Des changements hématologiques ont été observés chez le chien à des doses élevées. Dans une étude de deux ans chez la souris, on a relevé une augmentation du nombre de cas de carcinomes hépatocellulaires chez la femelle à la plus forte dose d’essai. Comme cet effet se limitait à une seule espèce, un seul sexe et un seul site (foie) à une dose dépassant la dose maximale tolérée (DMT), l'ARLA a conclu que la preuve de cancérogénicité avait peu de poids. L'EPA qui arrive aux mêmes conclusions, a toutefois classé l'acéphate comme un cancérigène possible pour l'humain. L'acéphate était génotoxique dans plusieurs tests in vitro, mais les test in vivo se sont révélés négatifs. Dans des études sur la reproduction et le développement des animaux de laboratoire, les petits n'ont pas démontré de sensibilité accrue comparativement aux adultes après une exposition in utero et/ou postnatale à l'acéphate. Le produit ne cause pas de perturbation de la fonction endocrinienne.

L’acéphate est faiblement toxique chez les poissons d'eau douce (CL50 - 96 h de 110000 µg/L chez la truite arc-en-ciel), chez les algues vertes (CE50 - 72 h > 1040000 µg/L pour Pseudokirchneriella subcapitata) et les plantes vasculaires (CE50 – 5 jours > 1040000 µg/L pour Lemna gibba). Il est modérément toxique pour les invertébrés aquatiques d’eau douce (CE50 – 48 h de 1300 µg/L pour Daphnia magna). Le méthamidophos est très toxique pour les invertébrés aquatiques d’eau douce (CE50 – 48 h de 26 µg/L pour Daphnia magna) et légèrement toxique pour les poissons d’eau douce (CL50 – 96 h de 25000 µg/L chez la truite arc-en-ciel). Il est faiblement toxique pour les algues vertes (CE50 - 72 h de 679000 µg/L pour Pseudokirchneriella subcapitata). L’acéphate et son métabolite sont peu susceptibles de se bioconcentrer dans les tissus des organismes aquatiques selon leur log P.

L’acéphate est modérément toxique chez les oiseaux exposés par voie orale (DL50 de 234 mg/kg p.c. chez le canard colvert et DL50 de 109 mg/kg p.c. chez le colin de Virginie). Le méthamidophos, un métabolite de l’acéphate, est très toxique pour les oiseaux (DL50 de 8,5 mg/kg p.c. chez le canard colvert et DL50 de 8 mg/kg p.c. chez le colin de Virginie.

Cet insecticide est très toxique chez les abeilles (DL50 par voie orale de 0,18 µg/abeille et DL50 par contact de 1,2 µg/abeille). Le méthamidophos est également toxique chez les abeilles (DL50 par contact de 1,37 µg/abeille).