L'administration par injection chronique à de faible dose répétée de roténone provoque chez les rats la maladie de Parkinson. À la différence de la plupart des substances neurotoxiques, la roténone possède une toxicité sélective pour les neurones producteurs de dopamine. Sa toxicité proviendrait de son effet inhibiteur du complexe I de la chaîne respiratoire mitochondriale. Elle est donc particulièrement utilisée pour comprendre les mécanismes de la maladie de Parkinson. Dans sa phase initiale, la neurotoxicité de la roténone n'entraîne aucun symptôme. Quand les premiers symptômes apparaissent, les dégâts sont déjà irrémédiables.
L'utilisation sans cesse croissante et banalisée de la roténone coïncide avec l'augmentation de cas de maladie de Parkinson. D'autres insecticides (de synthèse ceux là) sont aussi montrés du doigt.
Le statut légal de la roténone en France ne tient pas compte de ces connaissances controversées. En effet, l'exposition normale des utilisateurs ne peut se faire que par inhalation ou ingestion. Dans ces cas là, la roténone est neutralisée par l'alcalinité de l'intestin, elle n'est pas transmise à la circulation sanguine et donc ne peut parvenir au cerveau.
Dans l'expérience de l'Université d'Emory, la roténone a été mélangée à des produits qui ne sont pas utilisés en agriculture et qui ont la propriété de favoriser la pénétration des molécules à travers les tissus. Néanmoins l'usage de pénétrants, adjuvant ajouté aux préparations commerciales, qui permettent de faire passer les molécules actives dans les plantes ou les insectes, peut avoir un effet similaire et augmenter considérablement la toxicité de la roténone.
L'objet de l'étude n'était pas d'incriminer l'utilisation agricole de la roténone dans le développement de la maladie de Parkinson. L'auteur précise d'ailleurs lui-même que la roténone a une toxicité faible quand elle est administrée par voie orale.
Le but du chercheur était simplement de trouver un moyen d'obtenir des rats atteints de la maladie de façon régulière pour mieux pouvoir étudier les lésions qu'elle provoque dans les tissus du cerveau.
Son activité sur les insectes semble liée au blocage de la synthèse de l'ATP au niveau de la mitochondrie. Elle bloque le flux d'électrons entre les centres Fe-S et l'ubiquinone. La molécule étant instable dans l'eau et exposée à la lumière, elle se dégrade et perd sa toxicité avec le temps, plus ou moins vite selon l'environnement. Il semble que dans le cas des poissons, la roténone agisse dès le contact avec les branchies. Elle ne pénétrerait pas la chair, qui peut donc être consommée, d'autant que la cuisson dégrade la molécule.
Rituellement, les indiens wayana ne doivent pas boire une autre boisson que de l'eau réservée sur laquelle flotte des roseaux durant l'opération de la nivrée. Le sens donné à cet acte est-il uniquement symbolique (il s'agirait par une relation magique de faire en sorte que comme le roseau qui flotte, les poissons asphyxiés remontent et flottent aussi), ou la tradition indique-t-elle aussi qu'il ne faut pas boire l'eau empoisonnée par le suc des lianes utilisées pour tuer les poissons ?