SUR UN APPAREIL

POOK LA

PAR LA MÉTHODE DE L*éCHANTILLONNAGE CONTINU ET PROPORTIONNEL

Par M. F. LAULANIÉ

Directeur de TÉcole vétérinaire de Toulouse.

Parmi les méthodes instituées pour la mesure des échanges respiratoires, il en est une qui consiste à déterminer les altérations d*un courant d'air à débit connu et traversant l'habitation de l'animal en expérience. C'est cette méthode qui, inaugurée surtout par Scharling, a reçu les amples développements que l'on sait dans les travaux de Pettenkofer et Voit. Nous proposons de la désigner sous le nom de méthode de la ventilation ouverte, pour la distinguer dans une terminologie simple des autres méthodes qui se ramènent à trois : 1"* la méthode du confinement^ dans laquelle l'intensité des échanges se mesure à l'altération d'une atmosphère connue, mais limitée autour d'un animal, c'est-à-dire contenue avec lui dans son habitation; 2® la méthode de la ventilation fermée, inaugurée par Regnaull et Reiset, et qui consiste à maintenir l'atmosphère limitée autour de l'animal dans son état de pureté primitive, en fixant le CO* au fur et à mesure de sa production et en remplaçant l'oxygène au fur et à mesure de sa consommation ; 3** la méthode de la ventilation physiologique (école de Ludwig), où l'intensité du chimisme respiratoire se mesure à l'altération du volume d'air mis en mouvement par l'animal lui-même pendant la durée de l'expérience.

Au cours de nos recherches et de nos tentatives, qui remontent déjà à plusieurs années, nous avons mis en œuvre ces différentes méthodes. Nous voudrions nous arrêter dans ce mémoire sur la méthode de la ventilation ouverte et l'une des dispositions que nous lui avons donnée dans notre laboratoire.

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Dans la forme qu'elle a revêtue entre les mains de Peltenkofer et Volt elle contient une imperfection grave, puisqu'elle laisse de côté la détermination de l'oxygène consommé par l'animal en expérience. Tout au moins elle no permet pas d'atteindre directement cet élément essentiel des échanges respiratoires. Les expérimentateurs allemands procèdent en effet de cette idée fondamentale que la respiration des animaux cesse de s'accomplir normalement, dès que l'atmosphère qui les entoure est altérée même faiblement par les produits de leure échanges. Dès lors, cette atmosphère doit être renouvelée par une ventilation très énergique ne laissant subsister aucune altération, si faible qu'elle soit. L'animal doit être constamment maintenu dans les conditions d'une expéiience commençante. Cest pour avoir poursuivi cet idéal que Pettenkofer et Voit ont été obligés de renoncer à la détermination directe de l'oxygène consommé. I^e courant d'air qui dans leur dispositif traverse l'enceinte habitée par l'animal est tellement rapide que ses altérations échapperaient à une analyse eudiométrique. Ils ont dû se borner dès lors à fixer tout l'acide carbonique d'un courant dérivé prélevé sur le courant principal et ayant avec lui un rapport connu et déterminé.

Quant à Toxygène consommé, il échappe absolument à la méthode. Pettenkofer et Voit l'obtenaient par différence en partant de Tégalité nécessaire qui existe entre les ingesta et les excréta lorsque le poids de l'animal demeure invariable. L'équation peut s'exprimer ainsi :

excréta + CO^ = ingesta -}- 0 d'où 0 = excréta + CO^ — ingesta.

La méthode est au moins laborieuse. Elle est également incertaine puisqu'elle est subordonnée à cette circonstance précaire et difficile à réaliser : l'invariabilité du poids de l'animal.

Il convient, il est vrai, de remarquer que les expériences de Pettenkofer et Voit duraient plusieurs jours pendant lesquels les animaux séjournaient sans discontinuité dans l'appareil et étaient rigoureusement soumis à la ration d'entretien qui les laissait en équilibre de nutrition et de poids.

Mais c'est la un cas tout particulier en dehors duquel l'oxygène ne peut plus être déterminé par différence. Aussi bien la méthode ne saurait convenir aux expériences de courte durée que Ton doit pouvoir instituer dans les laboratoires ordinaires et dans lesquelles la considération des ingesta et des excréta ne peut être retenue. D'ailleurè, l'initiateur de la méthode lui-même, Scharling, et tous ceux qui l'ont adoptée comme Arloing se sont résignés à ne pas mesurer l'oxygène consommé et à laisser par conséquent dans leurs déterminations une lacune d'une gravité exceptionnelle. L'acide carbonique tout seul n'est qu'un témoin éloigné et infidèle de la respiration. C'est qu'en effet ce gaz n'est pas le produit unique de la combustion respiratoire et il peut sortir d'un procès chimique autre que la combustion. II ne prend une signification réelle et intcressanle pour l'inlellij^ence de la nutrition que par sa comparaison

«vec l'oxygène consommé en même temps : à lui tout seul il ne signifie rien ou presque rien, et toute méthode qui ne donne que lui contient une imperfection intolérable.

C'est avec cette préoccupation que nous avons disposé la méthode de la ventilation ouverte de manière à atteindre directement les deux termes gazeux du chimisme respiratoire. Nous nous sommes inspiré pour cela d*une notion tout à fait contraire à celle qui avait prévalu jusqu'ici et d'après laquelle les animaux sont tout à fait intolérants à regard de Tacide carbonique.

Dans un travail antérieur [De la marche des altérations de l'air dans l'asphyxie en vase clos {Archives de physiologie^ 1894)], nous avons établi expérimentalement le contraire. Il résulte, en effet, de nos recherches : que l'altération d'une atmosphère limitée autour d'un animal reste proportionnelle à la durée, tant que la tension du CO* n'atteint pas 6 ou 7 0/0 et que celle de l'oxygène ne descend pas à 13 ou li 0/0. Telle est la limite des tensions nuisibles^ en deçà de laquelle la respiration des animaux conserve sa valeur normale. Cette limite est singulièrement plus large qu'on ne l'aurait pensé et elle laisse une très grande liberté d'action aux physiologistes. Voilà pourquoi, dans nos appareils, nous pouvons tolérer et nous tolérons des atmosphères contenant 2 ou même 3 0/0 d'acide carbonique et appauvries corrélativement en oxygène. Dans ces conditions, étant donné un appareil à ventilation ouverte, le problème se réduit à échantillonner le courant d'air à son passage et à analyser l'échantillon. Les altérations qu'il présente sont à la fois assez faibles pour ne pas importuner l'animal et assez grandes pour se laisser mesurer exactement avec un eudiomètre quelconque et notamment avec celui dont nous nous servons.

Voici, d'ailleurs, les principaux détails de notre installation (voir %. 1 et 2) * . L'ensemble du dispositif comprend les organes suivants : 1** un appareil de ventilation ; 2* une enceinte ; 3** une dérivation d'échantillonnage.

1** Appareil servant à la ventilation, — Nous nous servons pour ventiler l'enceinte d'une pompe à gaz extrêmement simple représentée en P {flff. 1 et 2) et actionnée par un moteur à gaz.

Notre pompe annulaire double consiste en un tube métallique annulaire ouvert en haut et fermé par deux extrémités olivaires qui

' Les appareils représentés dans les figures 1 et 2 servent en même temps à

la mesure de la chaleur. L'enceinte est un calorimètre à air dont les indications

sont fournies par le gazomètre très sensible G en communication avec Tespaco

annulaire ménage'» entre los dmix parois de IVnceinte. La méthode n*a donc rien

e spécial, et nous n'avons pas à nous y arrêter ici.

p. LAULANIE.

lui permeltent d'être relié aux organes (jui conviennent. 11 est garni d'une quantité de mercure juste sullisante pour obturer la lumière dans la partie la plus déclive. L'ensemble est porté sur un axe transversal sur lequel il exécute des oscillations pendulaires commandées par la poulie /> ou le cône C qui agissent par l'intermédiaire d'une

Fig. 1. — Appareil à échanlillonnajjfc pour la mesure des échanges respiratoiros el de la Ihermogéuèse chez les chiens de grande taille.

E, enceinte à paroi double.

P, pompe annulaire double avec sa poulie de cummandc p.

S S', soupape de MuUer à mercure déterminant le sens du courant d'air.

T T . . . T, trajet du courant à sa sortie de l'enceinte.

Cf compteur à l'extrémité du courant d'air.

F, sac de caoutchouc emmagasinant la force de la pompe pour uniformiser le courant dans le compteur.

S", soupape de Muller à glycérine placée à l'entrée du courant dans Tenceinte.

S*', soupape de Muller à glycérine empêchant la diffusion du mélange gazeux eontenu dans H vers l'eau du compteur.

S, sac de caoutchouc pour l'échantillonnage. Il est relié au trajet T par l'intermédiaire du tube U du robinet r et de la soupape de Muller S'".

R, récipient qui, par l'intermédiaire des robinets à trois voies R' R", peut être placé sur le trajet du courant d'air ou rendu indépendant.

G, gazomètre pourvu d'un cercle gradué chargé de mesurer la dilatation de l'air contenu dans l'espace annulaire de Tenceinle.

bielle et de deux maniveUes. Nous obtenons ainsi deux pompes dis tinctes ayant le même piston et qui peuvent fonctionner simultanément comme pompe aspirante et tbulante dès qu'on les relie à un système de soupapes chargées de déterminer le sens du courant. On peut donc combiner les effets des deux branches de nptre

pompe ou utiliser seulement Tune d'elles. Une seule fonctionne dans notre appareil, et son rôle de ventilateur est obtenu par Tintermédiairc des soupapes de Muller s, s' (%. 1 et 2).

Le tlébit de la pompe est variable. Il dépend à la fois de Tamplitude et du nombre des oscillations que Ton peut faire vï^rier soit en modifiant la longueur de la manivelle, soit en changeant le diamètre de la poulie de commande. Ce dernier changement n*est possible que dans la pompe de la figure 2 qui est pour\'ue d*un cône.

Fi{^. 2. — Appareil à échaDtiUoiinago pour mesui*Ui* des échanges rcâpiraloii*cs et de la thermogénèse chez les animaux de petite taille.

(Les leUres ont la même signification que celles do la figure 1.)

La pompe de la ligure 1 , qui fait partie d*un appareil destiné à des espèces de grande taille (chiens, moutons ou porcs), peut débiter, quand on combine les effets de ses deux branches, jusqu'à 3,600 litres à l'heure. Celle de la iigurc 2, beaucoup moins puissante, fournit un maximum de 250 à 260 litres ; mais le tube annulaire qui en est Torgane essentiel pourrait être aisément remplacé par un tube de plus grand diamètre. On pourrait d'ailleurs disposer d'une série de tubes de diamètres dillérents (jue l'on substituerait l'un à l'autre, selon les cas.

Le plus communément nous n'utilisons que l'une des branches de la pompe double. La seconde fonctionne à vide ; mais on conçoit qu'elle puisse être employée à la ventilation d'un second appareil, ce qui permettrait de conduire simultanément deux expériences.

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Il est encore un autre modo (rassociation très avantaj^eux. Les deux branches de la i)onipe ont exactement le même dt^bil lorsque les deux manivelles sont disposées parallèlement, ce qui est facile à réaliser à Taide de Técrou de réglage plaa? sur la bielle. Dès lors l'un des corps de pompe peut être employé à la ventilation et à réchantillonnage, tandis que l'autre est relié au compteur C et donne la mesure de Fair mis en mouvement.

Nous n'insisterons pas sur les usages divers auxquels la pompe double pourrait être tuilisée. Il est pourtant un de ses emplois possibles que nous signalerons, parce qu'il est intéressant pour un laboratoire ; construite en verre et garnie de glycérine, elle ferait un excellent soufflet pour la respiration artificielle.

Aspirateur à écoulement uniforme, — Nous opérons très fréquemment la ventilation à l'aide d'un aspirateur d'une contenance de 1,000 litres qui convient admirablement pour conduire des expériences de longue durée sur de i)etites espèces animales. 11 est d'ailleurs pourvu d'un régulateur qui maintient une différence de niveau constante entre la surface du liquide et l'orifice d'écoulement et assure de cette faç^n l'unitormité du débit. Mais nous n'insisterons pas pour le moment sur les détails de sa construction.

Intensité de la ventilation. — Conlorméinent aux principes invoqués plus haut, la ventilation dans nos appareils a une intensité faible. Nous lui donnons les valeurs moyennes suivantes pour les principales espèces animales employées dans les laboratoires :

Nombre de litres à rbeure.

Pour le cochon dinde +40

Pour le lapin 80 à 100

Pour les chiens de petite taille 100 à 120

Pour les chiens de taille moyenne 250 à 300

Pour les chiens de grande taille 500 à 600

Ces différents chiffres sont aisément obtenus à l'aide d'une pompe comme la nôtre qui, par sa construction, peut être facilement graduée et dont on peut faire varier le débit selon les besoins de l'expérience. Il en est de même, d'ailleurs, de notre aspirateur à débit uniforme.

Nous ne reviendrions pas sur les avantages considérables d'une ventilation modérée, si ce n'étaient là précisément les circonstances fondamentales de notre méthode. Nous ferons donc remarquer à nouveau que, par suite de sa faible intensité, le courant d'air qui abandonne l'enceinle habitée par l'animal en expérience présente des

altérations massives. Il offre on moyenne une proportion de 2 ou 8 0/0 de CO* et un délicil corrélatif d'oxygène. Ce sont là des proportions facilement saisissahles dans un eudiomètre, et les résultats de Tanalyse ont une précision particulière tirée de ce double fait que les erreurs de lecture sont très faibles et qu'elles ne sont multipliées que par un facteur également très faible : le débit horaire de la ventilation.

Echantihonnmje. — Pour avoir un représentant exact de la totalité de Tair qui a traversé Tenceinte pendant la durée d'une expérience, il est nécessaire d'échantillonner le courant d'air dès qu'il abandonne l'enceinte , c'est-à-dire de prélever à tous les moments, ïwv ce courant, une faible portion du mélanj^e gazeux en mouvement et de l'emmagasiner. La somme de ces prises forme un échantillon définitif où se fondent les altérations variables du courant et qui devient ainsi un témoin fidèle de la composition moyenne de la totalité de l'air entraîné.

L'échantillonnage ne doit pas seulement être continu, il doit être également proportionnel à la ventilation. Cette double condition est automatiquement réalisée dans notre appareil, de la manière suivante : c'est la pompe elle-même qui, à chaque coup de piston, jette dans un sac de caoutchouc (S, Bg, 1 et 2), ou un gazomètre à glycérine, une très faible partie de son contenu. A cet effet, le réservoir, sac ou gazomètre, est placé en dérivation sur le trcget du courant T (fîg, 1 et 2) et il lui est relié par un tube collatéral, pourvu du robinet r et de la soupape de Muller s"'. Ce dernier organe témoigne seulement de l'intensité de l'échantillonnage, tandis que le robinet r sert à le graduer, c'est-à-dire à lui donner la mesure juste suffisante pour que la réplétion du sac ait une durée égale à celle de l'expérience, soit, en général, trois heures. Comme le sac ne contient que 20 litres, il suffit de laisser passer 5 ou 6 bulles d'air à chaque coup de piston.

Quand nous nous servons de l'aspirateur pour faire la ventilation, nous appelons l'échantillon à l'aide d'un petit aspirateur de 10 litres placé en dérivation sur le courant de sortie. Cet aspirateur est disposé pour donner un écoulement uniforme et les gaz y sont préservés du contact de l'eau par une épaisse couche d'huile.

De f enceinte. - D'une manière générale, l'enceinte qui renferme l'animal doit être aussi petite que possible, de manière à être rapidement balayée par le courant d'air. Dans ces conditions son volume est négligeable et, les premières minutes, les altérations de l'air atteignent un maximum dont la valeur est exclusivement fonction

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de rintensilé du ehimisme respiratoire et de la rapidité du courant

de ventilation.

Si donc nous désignons par V le débit horaire du ventilateur, par

/ la durée de rexpérience et par n la proportion du GO* trouvé à

\tn l'analyse, le volume total du GO* produit est égal à jjrp..

Il en serait autrement si le volume de l'enceinte était considérable.

Dans ce cas, le régime définitif des altérations de Tair ne s'établit

qu'avec une très grande lenteur. L'échantillon les résume toujours

fidèlement et permet d'établir le terme j-r-; mais ce terme n'exprime

que le GO* entraîné hors de l'enceinte, et il est indispensable d'y

ajouter le GO* qui remplit cette même enceinte à l'instant précis où

finit l'expérience.

Le volume total du GO* produit est donc égal, en réalité, a

V//2 -1- Yn'

j^r en désignant par V la capacité de l'enceinte et par // la

proportion du GO* qui y est contenu à la fin de l'expérience.

La mesure de l'oxygène consommé donnerait lieu évidemment aux mêmes considérations et l'on voit que, dans la méthode de la ventilation ouverte, la mesure exacte des échanges gazeux comporte un deuxième terme, sur lequel il ne nous semble pas qu'on se soit jamais arrêté, en dépit de l'importance qu'il peut atteindre.

La méthode doit donc se compléter par une disposition permetiant de déterminer aisément la composition de l'air de Tenceinte à un moment quelconque, et notamment à la fin de l'expérience. Il faut encore que cette exploration puisse se faire pendant la marche du ventilateur, sans quoi la composition de l'air serait immédiatement modifiée par des confinements. Nous avons résolu le problème en partant des considérations suivantes :

La masse d'air en mouvement dans l'appareil forme, à partir de l'enceinte et y compris l'enceinte, une colonne de composition homogène. Le problème se résout donc à intercepter un segment de cette colonne mouvante et à immobiliser ainsi un témoin de sa composition. A cet efl*et, le tube T s'ouvre dans le récipient R par deux branches verticales dont une se prolonge jusqu'au fond, tandis que la seconde s'ouvre à l'extrémité supérieure de ce même récipient. Gelui-ci constitue de cette manière une branche en dérivation, liée au courant principal par une double anastomose. Or, au niveau des points d'union sont placés les robinets à trois voies R'R' qui, selon la position (ju*on leur donne, laissent au courant d'air son trajet ordinaire ou lui font traverser le récipient R. Four la position qu'ils

MESURE DES ECHANGES RESPIRATOmES. 627

occupent dans la figure, le courant suit cette dernière direction et met le petit sf en tension.

Le mélange gazeux contenu dans le récipient R a, dès lors, la composition de la colonne d*air en mouvement, à partir de Tenceinte et y compris Tenceinte. Il pourrait donc témoigner des altérations de Tair actuellement contenu dans cette même enceinte. Il suffit de 'immobiliser, c'est-à-dire de le soustraire provisoirement au courant d'air, ce à quoi on parvient aisément par la manœuvre combinée des deux robinets à trois voies R'R" ; on en fait alors l'analyse. La branche collatérale e, jusque là fermée en /•', est reliée à l'eudiomètre, et le sac 5' satisfait à la prise.

Des conditions nécessaires pour assurer runitormité du mélange f/azeux en mouvement et le préserver de tout échange avec l'air extérieur.

Les dispositions précédentes n'auraient aucun effet utile si on ne prenait les précautions nécessaires pouP assurer l'homogénéité du mélange gazeux en circulation dans l'appareil et le préserver, en même temps, de tout mélange capable d'en troubler la composition. Ce sont là des détails essentiels qu'on ne saurait négliger sans fausser les résultats de la manière la plus grave.

Donc, il faut que le mélange soit pur et homogène.

La première de ces conditions est très simplement obtenue par l'insertion de soupapes de Muller sur toutes les parties du trajet du courant pouvant donner prise à des phénomènes de diffusion. Ainsi la soupape 5", placée à l'origine du courant, empoche toute communiai tion de l'enceinte avec le dehors. L'air intérieur et l'air extérieur sont constamment séparés par un septum Hquide qui supprime toute diffusion. On obtient, par surcroît, l'avantage de disposer d'un témoin qui garantit l'étanchéité absolue de l'enceinte et dénonce le bon fonctionnement de l'appareil. Ce témoignage réside dans le passage régulier des bulles d'air dans la soupape. En dehors de cette précaution, l'air contenu dans l'enceinte s'échappe partiellement au dehors et il est remplacé par de l'air pur. Il en résulte une ventilation supplémentaire absolument indéterminée et dont l'influence atteint une mesure que nous n'eussions jamais prévue. Les résultats de la même expérience peuvent présenter un écart de 1/5, selon qu'on enlève la soupape ou qu'on la laisse fonctionner.

La soupape .s"" remplit un rôle analogue, en empêchant la diflusion de l'air contenu dans le récipient R avec l'eau du compteur.

Ce n'est que par ces précautions que nous empêchons tous les

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phénomènes de diflusion qui troubleraient la pureté du mélange et dont Tinfluence est ici d'autant plus considérable que la ventilation est plus modérée.

Pour obtenir Thomogénéité du mélange gazeux, il suffit d'assurer régale répartition de Tair en mouvement dans l'enceinte. Cette condition n'est jamais réalisée lorsqu'on se borne à ouvrir deux orifices symétriques pour l'entrée et la sortie. Dans ce cas, l'air est entraîné au dehors avant d'avoir pu se mélanger exactement avec l'air expiré par l'animal et on obtient des quotients respiratoires invraisemblables. Il en est tout autrement si les orifices d'entrée et de sortie sont prolongés à l'intérieur de l'enceinte par deux grilles symétriquement disposées le long des parois.

La méthode que nous venons de décrire nous a donné un grand nombre de résultats que nous exposerons dans un travail d'ensemble sur la respiration.

RECHERCHES SUR LE FERMENT AMYLOLYTIQUE DU SANG (hemodiastasb)

Par M. A. TCHCRCVKOFF

(Travail du laboratoire de physiologie do la Sorbonne.)