PRÉFACE

Parmi les applications de la Thermochimie, Tune des plus importantes sans contredit est l'étude de la chaleur animale, et plus' généralement de la chaleur développée parles êtres vivants. L'origine de ces éludes remonte à Lavoisier (*). Les découvertes de Priestley et les siennes avaient établi, de 1775 à 1777, ce caractère fondamental de la respiration animale, je veux dire la nécessité de l'oxygène de l'air, consommé pour l'entretien de celle-ci, et l'exhalaison corrélative de l'acide carbonique. Lavoisier fut conduit par là à assimiler la respiration à une combustion lente, dans laquelle Tair fournit, disait-il, Toxygène et la matière du feu, combinée dans ce gaz ; tandis que le sang fournit le combustible, que les aliments restituent incessamment. La chaleur est ainsi entretenue

(0 Voir mon livre, La Révolution Chimique : Lavoisier, chez Alcan, 1890, p. 173 et suivantes.

VI CHÀLBUR ANIMALE

dans le corps humain par la combinaison du carbone et de l'oxygène, c'est-à-dire suivant le même procédé que dans nos foyers.

Lavoisier et Laplace mesurèrent, en 1783, les effets de cette combustion, comparée à celle d'une bougie, au moyen de la balance et du calorimètre, et reconnurent, je le répèle, que « la conservation de la chaleur animale est due, au moins en grande partie, à la chaleur que produit la combinaison de l'oxygène respiré avec la base de Pair fixe (carbone de l'acide carbonique) que le sang lui fournit. » Plus tard, Lavoisier y fit intervenir, à titre secondaire, la combustion de quelque dose d'hydrogène provenant de l'organisme.

Ainsi, au début de ces études, toute la chaleur animale était regardée par Lavoisier, au même titre que la chaleur de la combustion du carbone et des métaux, comme tirée de l'oxygène consommé : elle résultait du calorique mis en liberté par la combinaison ultérieure de ce gaz.

Il négligeait ainsi la part propre qui revient aux éléments combustibles qui s'unissent avec l'oxygène. En réalité, nous admettons aujourd'hui que cette chaleur

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n'est pas empruntée au gaz comburant seul, mais à l'ensemble formé par le comburant et le combustible réunis : elle représente la perle de Ténergie résultant de la transformation. Mais on n'est pas arrivé du premier coup à cette conception.

Quant au lieu où s'opère la combustion, Lavoisier a supposé d'abord qu'elle avait lieu dans le poumon, lieu où s'accomplit l'absorption de l'oxygène et l'exhalaison du gaz carbonique ; puis il a pensé qu'elle avait lieu dans toute l'étendue du corps humain, sans arriver d'ailleurs à des démonstrations déGnitives*

La quantité spéciale de chaleur, attribuable à la fixation de l'oxygène sur le sang, n'a été déterminée que récemment, par mes travaux consignés dans le Chapitre second du présent volume.

Quant aux réactions qui suivent cette fixation et qui donnent lieu à l'exhalaison de l'acide carbonique, elles ont lieu en réalité dans toute l'étendue de l'organisation, par des voies et des intermédiaires divers, aux dépens de principes multiples, et au milieu de phénomènes étudiés et éclaircis par une multitude de chimistes el

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de physiologistes pendant le cours du XIX® siècle ; phénomènes dont Lavoisier ne pouvait soupçonner ni l'importance ni la complexité.

Vers 1820, Dulong et les physiciens de l'époque firent un pas de plus. En même temps qu'ils reprennent les mesures calorimétriques de Lavoisier, ils admettent dans leurs calculs que la chaleur animale est proportionnelle, non plus au poids seul de l'oxygène consommé, comme le faisait Lavoisier, mais à la somme des chaleurs de combustion qui correspondent aux poids respectifs de l'acide carbonique et de Teau engendrés, au poids de Tacide carbonique principalement. Il suffisait dès lors de mesurer la quantité d'oxygène consommée par un être vivant et celle de Tacide carbonique produit. L'excès d'oxygène absorbé, sur l'oxygène constitutif de l'acide carbonique, représentait, disait-on, l'hydrogène brûlé ; étant supposé d'ailleurs, comme le faisait déjà Lavoisier, que l'animal se retrouvait à la fin de l'expérience dans le même état physique et chimique qu'au début. En d'autres termes, on admettait implicitement, dans les calculs de cette époque, que le carbone

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et rhydrogène fournis par les aliments dégagent en brûlant dans le corps humain la même quantité de chaleur que s'ils étaient libres ; l'oxygène de ces mêmes aliments étant supposé uni à Thydrogène sous une forme équivalente à l'eau.

Ce n'est pas ici le lieu de retracer l'histoire des longs et importants travaux de Regnault, de Boussingault et de beaucoup d'autres savants sur la respiration et sur la nutrition ; travaux qui avaient pour objet de reprendre sous une forme indirecte Tétude de la chaleur animale, sans effectuer de mesures calorimétriques. Ce récit, quel qu'en soit l'intérêt, nous entraînerait trop loin. Il suffira de rappeler que le problème n'était pas abordé avec des données suffisantes. En effet, on n'avait alors que des idées confuses, au point de vue thermique, sur le caractère propre des réactions chimiques qui développent la chaleur dans le corps humain, et on ne tenait nul compte du rôle calorifique des phénomènes d'hydratation, et de dédoublements accomplis avec ou sans fixation d'eau; ce rôle n'ayant été mis en pleine évidence que par mes propres rechercHes sur les nitriles, Us

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amides, les composés éthérés, ainsi que sur les caractères thermiques des fermentations : recherches poursuivies, qu'il me soit permis de le rappeler, pendant plus de trente années à partir de i865.

Cette confusion n'a été tout à fait dissipée que par l'énoncé (*) des règles précises, non formulées jusque-là d'une façon explicite, en vertu desquelles la chaleur animale, doit être évaluée : suivant qu'il s'agit d'oxydations totales, ou d'oxydations incomplètes; d'oxydations directes, ou d'oxydations indirectes ; d'hydratations, ou de dédoublements ; toutes réactions accomplies sur des composés dont la formation depuis les éléments a déjà consommé ou emmagasiné une certaine énergie. J'ai donné en même temps les principes^ précédemment ignorés, en vertu desquels on évalue la chaleur de formation des composés organiques, quels qu'ils soient, à l'aide de leurs chaleurs de combustion.

Les principes qui présidaient aux anciens procédés de calcul de la chaleur animale ont été ainsi complètement transformés.

(i) Ann. de Ch. et de Phys. 4e S. t. VI, p. 432, i865 ; Essai de Mécanique Chimique, t. I. p. 89.

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Mais, pour pouvoir appliquer aux faits observés ces règles et ces calculs et pour définir avec rigueur et dans le détail la production de la chaleur animale^ il faut connaître la chaleur individuelle de formation et de combustion de chacun des composés qui interviennent dans l'alimentation, de chacun des composés qui prennent naissance dans l'économie, aussi bien que celle de chacun des produits rejetés au dehors par diverses voies.

C'est en vue de cette œuvre que j'ai déterminé depuis vingt-cinq ans et fait déterminer par mes élèves la chaleur de combustion de très nombreux composés organiques.

Cette œuvre avait été commencée autrefois par Favre et Silbermann, qui n'en avaient pas aperçu d'ailleurs l'application au calcul même des chaleurs de formation de l'ensemble des composés organiques depuis les éléments. Elle se poursuit aujourd'hui de divers côtés et dans différents pays, par les méthodes nouvelles et plus précises que comporte l'emploi de la bombe calorimétrique. Les conséquences générales et particulières que l'on en tire, pour l'étude des réactions chimiques, présentent un intérêt

très grand, lorsqu'elles ont pour objet de définir la production de la chaleur animale, tant dans Tensemble de Téconomie, que dans chaque organe, en particulier, et cela avec une rigueur que les physiologistes, faute de données convenables, n'avaient pas jusqu'ici réussi, ni même cherché à atteindre.

J'ai déterminé en particulier la chaleur de formation de l'urée, celle de Tacide urique, celle des principes albuminoïdes, toutes données essentielles et qui n'étaient pas connues avec exactitude. La mesure de la chaleur dégagée pendant l'absorption de l'oxygène par le sang, jusqu'alors ignorée, m'a permis de fournir à l'étude des effets thermiques de la respiration une base nouvelle. Par l'ensemble de ces mesures et de ces déductions, un simple chapitre de mes anciens travaux thermochimiques a pris des développements et une importance susceptibles d'en former un ouvrage complet.

Les matières traitées dans le présent ouvrage sont partagées en deux parties : la première contient les notions générales ; la seconde, les données numériques.

Le Chap. I®^ de la première partie expose les théorèmes de thermochimie, relatifs à Ja production de la chaleur dans

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les êtres vivants par réactions chimiques, à l'état d'entretien, aux travaux extérieurs, à révolution progressive ou régressive, aux oxydations directes ou indirectes, totales ou incomplètes, aux transformations isomériques, aux phénomènes d'hydratation et de déshydratation, aux combinaisons et aux dédoublements. Ces théorèmes comprennent les cas fondamentaux susceptibles de se présenter dans l'étude de la chaleur animale, qu'il s'agisse de sa production dans l'ensemble de l'économie, ou dans certains organes localisés.

J'expose leurs applications à un grand nombre de phénomènes physiologiques, dans les animaux et dans les végétaux, sans cependant sortir du domaine exact de la thermochimie.

Le Chap. II est consacré à la mesure de la chaleur dégagée par Vaction de l'oxygène libre sur le sang : mesure essentielle dans les recherches sur la respiration.

Dans le Chap. III, je rapporte mes expériences sur la chaleur de formation et de combustion de l'urée, laquelle constitue la forme principale sous laquelle est éliminé l'azote combiné dans l'organisme humain.

Les métamorphoses des principes immédiats, contenus dans les tissus et liquides

XIV GHALIUR ANIMALE

des êtres vivants, sont innombrables et pour la plupart peu connues ; en outre la marche des calculs nécessaires pour en apprécier l'équivalence thermo-chimique est d'ordinaire mal comprise par la plupart des personnes qui ont essayé de les appliquer. C'est pourquoi il m'a paru utile de prendre un exemple propre à définir cette marche : j'ai choisi l'étude de la glucogénèse et de la thermogénèse dans l'économie : c'est l'objet du Chap. IV.

Hâtons-Dous d'ajouter que les discussions auxquelles il est consacré sont d'un ordre essentiellement chimique. Je ne prétends pas entrer dans l'examen des questions physiologiques qui s'y rattachent, sans en méconnaître d'ailleurs l'intérêt au point de vue biologique et médical; je n'aborderai pas non plus les problèmes d'énergétique musculaire, auxquels M. Chauveau a consacré des travaux si considérables. Quelle que soit l'importance de cet ordre d'études, elles ne sauraient être discutées ici, sans sortir du domaine limité et précis où le présent traité doit demeurer contenu.

La seconde partie de l'ouvrage est consacrée aux données numériques concernant la chaleur dégagée par la formation et par lacom-

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buslion, tant par voie sèche, que par voie humide, c'est-à-dire dissoute, des principaux corps simples et composés connus pour intervenir dans l'étude de la chaleur animale.

Ainsi le Chap. 1®' de la seconde partie présente les mesures relatives à la chaleur de combustion du carbone : question capitale, puisqu'à l'origène c'était la base presque unique des études sur la chaleur animale. Même aujourd'hui, c'est encore la donnée qui y joue le plus grand rôle. Aussi ai-je cru devoir reproduire le détail des expériences par lesquelles j'en ai fixé la valeur définitive.

Dans le Chap. II, on trouvera des tableaux contenant d'abord la chaleur de formation de Teau et des composés minéraux les plus simples, parmi ceux qui existent chez les êtres vivants ; puis les chaleurs de formation et de combustion des composés ternaires oxygénés, répondant à la même définition, tels que les alcools, phénols, aldéhydes, acides et sels correspondants ; spécialement les chaleurs de combustion et de formation des hydrates de carbone, glucoses et polyglucosides, et celle des corps gras naturels.

Aux principes azotés de fonction et formule bien définies, dérivés des albumi-

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noïdes, et susceptibles d'exister dans Téconomie animale, ainsi qu'aux corps congénères tels que aminés, amides, dérivés uréiques, acide urique en particulier, nitriies, dérivés de Tindol, principes qui ont été ks objets des études de mon laboratoire pendant plusieurs années, je consacrerai le Chap. 111. 11 renferme un certain nombre de données nouvelles et inédites.

EnQn dans le Chap. IV et dernier, je reproduis la liste méthodique des mesures que j'ai exécutées pour déterminer la chaleur de formation et de combustion des principes albuminoïdes eux-mêmes, composés fondamentaux des organismes animaux.

L'ensemble de cet ouvrage et de ces données numériques fournira aux physiologistes et aux hygiénistes une base solide pour leurs spéculations et leurs déductions, à la fois rationnelles et expérimentales. 11 concourra ainsi à jeter des lumières nouvelles sur les problèmes chimiques si délicats et si obscurs, qui interviennent dans la production et l'entretien de la vie. C'est du moins dans cette espérance que j'ai entrepris la longue et pénible suite des recherches dont le présent ouvrage forme la conclusion.