METHODES DE DÉTERMINATIONS DES GAZ INSPIRÉS ET EXPIRÉS

On connaît en général avec exactitude quantitativement et qualitativement la composition de l'air inspiré. La détermination de la nature des gaz expirés offre au contraire les plus grandes

difficultés. L'étude des gaz de la respiration a été faite par trois méthodes. La suivante permet seule d'arriver à la solution complète de la question.

]IIéth€»de des déterminations totales. — Cette méthode, due à

Lavoisier et Seguin % suivie par Dulong, Despretz et surtout par

* Il faut remarquer seulement que cette quantité P doit ^trc calculée pour l'unité de Tolumc des gaz expirés ramenés à la temp<'rnture qu'ils ont en sortint des poumons. On devra donc doser lu quantité P en ramenant les gaz expirés à la tcmpératiire du riiiileine de l'animal.

* Mémoires de VAccul. des se. de Paris, 1789, p. 566.

Regnault et Reiset\ cousisto à déterminer exactement ; 1° le volume d'air fourni à la respiration ; 2"* le volume d'oxygène disparu ; 5*^ les volumes ou les poids d'acide carbonique et d'eau produits; 4^ s'il y a lieu, les variations de Pazote et Tapparition de divers autres gaz moins importants. On déteimine ainsi par Texpérience directe toutes les quantités quil importe de connaître. Il s'agit seulement de se placer dans des conditions telles que la respiration de l'animal s'exerce normalement.

Regnault et Reiset, qui ont employé de la manière la plus parfaite la méthode dont nous parlons, agissaient comme il suit (voir fig. 40 ci-contre) :

L'animal en expérience est introduit tout entier dans une cloche  de 45 litres de capacité mastiquée sur un disque de fonte D D' (voir fig, 40 les détails de cette pièce). Ce disque présente une ouverture centrale a b qui permet d'introduire l'animal et se bouche hermétiquement au moyen d^un couvercle boulonné ef avec interposition de mastic au minium. La cloche A est entourée d'un manchon B B' D D' rempli d'eau et mastiqué en D D'.

La tubulure fde la cloche A porte divers ajutages métalliques, deux tubes ikln eii' h'V n' par lesquelles la cloche communique avec l'appareil condenseur de l'acide carbonique, une tubulure r qui sert à l'introduction de Toxygène, une quatrième recevant un tube eda qui fait communiquer la cloche avec un manomètre a mercure abc.

Lappareil condenseur d'acide carbonique consiste en deux vases ce, pleins de lessive de potasse, communiquant entre eux par le bas, et réunis à la cloche A par de longs tubes dont la partie n, n', est en caoutchouc. En élevant et abaissant successivement C et C au moyen du balancier 0, on aspire l'air de A et on en rejette dans la cloche un égal volume privé d'acide carbonique.

U appareil destiné à fournir V oxygène se compose de trois ballons N, N, N ayant chacun une tubulure en haut et en bas. Par r'yy" on introduit l'oxygène dans les ballons N, N, N préalablement remplis d'une solution de chlorure de calcium pouvant s'écouler parR', R", R'". Cela fait, il suffit de laisser couler la même solution du réservoir supérieur Qp dans l'un des ballons N communi-

* Voir leur mémoire en Ann. chim. phy$. (3), t. XX YI, p. 299.

quant avec la cloche A par rintermédiairc de M, pour que l'oxygène de la cloche A soit remplacé à mesure que Fanimal respire. Le niveau xx' rendu constant du réservoir 0/>i fait que cet écoulement d'oxygène a toujours lieu dès que la pression diminue sensiblement en A. Le ballon M sert à suivre et à régler le passage des gaz. L'azote, restant à peu près invariable pendant rexpérience, on voit que par cette rentrée successive de l'oxygène, à mesure que celui du ballon A est dépensé, on fournit sans cesse à l'animal une nouvelle quantité d'air normal.

L'appareil destiné à In prise de gaz à faire à un moment donné, est en jrV VRrf, il est d'abord rempli de mercure, et il suflit de laisser écouler ce liquide par le robinet R et de fermer ensuite r" et r' pour retirer de la cloche une quantité déterminée de gaz. On en fait à part l'analyse dans l'eudiomètre si parfait que Regnault inventa pour cefe recherches.

Les calculs se faisaient comme il suit : soit V le volume en litres de l'air de la cloche A au commencement de rexpérience\ Il sa force élastique, t sa température, f la tension de la vajHîur d'eau à saturation pour cette température. Le poids de l'oxygène que renferme la cloche est :

p. =0.2095 X 1-.4298 x yrTwmm X w-

le poids de l'azote est

A la fin de l'expérience on s'arrangeait pour que, Il et t restant

les mêmes, V et /* fussent invariables. Supposons que l'analyse

des gaz pris en a'b' à la fin de l'expérience, ait montré qu'ils

renferment, en volume, - d'acide carbonique, -r d oxygène, cl-

d'azote; négligeons pour le moment une trace de gaz divers',

* Ce volume csl égal à celui de la cloche diminué du volume de ranimai et de ses aliments. On admettait que l'espace occupe par l'animal était égal au volume de son poids d'eau, et le volume des nliinenls était calculé d'après leur densité.» U y a là <^ légères causes d'incertiiuile, mais ou verra que les données des gaz de la cloche A n'influcnl que d'une manirre très-minime sur le calcul du poids total d'oxygène consomma et d'acide carbonique produit.

' Hydrogène et hydrogène^ carbonés.

BifiTHODES EMPLOYÉES DANS L'ÉTUDE DE LA RESPIRATION. 141

nous aurons pour le poids de l'acide carbonique contenu dans la cloche :

pour le poids de l'oxygène :

I'. = l X ir.Am X V x^i-p^ljjëTi X V' pour le poids de Tazote :

1". =1 X i.'.2562 X Y X rqrio-oM ' ^ W-

Le poids de Voxygène total consommé est donc égal à r\ — Po'+"P- Tout est ici connu, carP est le poids de Toxygène fourni par les ballons N, N, N ; il peut être mesuré très-exactement par le poids du liquide introduit en N, N, N.

Le poids de Vacide carbonique produit est ]/' -i- Q. Le poids Q est celui de Tacide carbonique absorbé dans les pipettes CC/ ; ce poids est déterminé par une analyse alcaliniétrique.

Le poids de l'azote exhalé ou absorbé est V\ — ]/<,.

Le poids de Veau produite n'a pas été, en général, recherché. Pour le déterminer, on s'arrangeait toujoui^s pour saturer d'huinidité Tair de la cloche A, au commencement de Texpérience, et on admettait qu*à la fin, à la même température, il était aussi saturé. On pouvait conclure la quantité d'eau formée du poids dont avait au<,'mcnté le système des pompes à potasse CC, diminué de celui de Tacide carbonique absorbé, calculé comme il a été dit plus haut.

L'expérience durait, quelquefois, plusieurs jours, sans que le ujet parut en souffrir, et c'est le poids total d'acide carbonique produit et d'oxygène consommé, que l'on mesurait. Aussi les déterminations de Regnault et Ileiset présentent-elles les plus précieuses garanties, et par la perfection de la méthode employée et par les nombreuses et concordantes déterminations obtenues, et par l'habileté et le soin scrupuleux des expérimentateurs. Nous sommes obligés, toutefois de faire quelques résenes à propos de leur beau travail.

Ce n'est pas la respiration, à proprement parler, que Regnault

et Reiset ont ainsi étudiée, mais l'ensemble des fonctions respiratoires et perspiraloires. Ces auteurs ont, il est vrai, fait des recherches accessoires qui démontrent que la majeure partie de leurs résultats, si on les applique à la respiration seule, ne sont pas sensiblement altérés, quand on tient compte séparément de la pcrspiration et de l'émission des gaz intestinaux^ ; mais cette observation ne saurait s'appliquer à la détermination de l'azote.

Le poids de Tazote se détermine par deux analyses eudiométriques et, par conséquent, les erreurs sont multipliées par le rapport du volume de la cloche A au volume de la prise a'fc" ; celle erreur est, de plus, proportionnelle aux nombreuses indéterminations que supportent les coefficients, et les observations de H et de t qui entrent dans le calcul. Enfin, et surtout, le faible poids de Tazotc, contenu dans le volume A, subit toutes les variations dues à la perspiration de Tanimal.

De ce que Tazote est resté presque invariable dans les expériences accessoires faites sur rinfluence de la perspiration seule^ on ne saurait conclure qu'il n'a pas varié par le jeu de la respiration ; en effet, puisque dans l'expiration l'oxygène est remplacé par un volume d'acide carbonique presque égal, on peut supposer que par la perspiration il y eu exhalation d'acide carbonique et d'azote, et que l'oxygène est resté invariable, quoique relativement il ait diminué\

L'eau n'a pu être dosée avec une très-grande précision; les causes d'erreur sont évidentes, je ne m'y arrêterai pas.

Les tubes qui séparent les pompes à potasse de la cloche A, sont trop étroits et trop longs pour que Tabsorption de l'acide carbonique puisse être bien rapide. Les auteurs l'ont reconnu euxmêmes (Voii* Mém* cité^ p. 318). Le sujet en expérience respirait donc dans un air trop riche en acide carbonique et de plus saturé d*humidilé ; conditions d'une respiration imparfaite*

' M(^moirc cit(5, p. 503.

* On doit cependant dire que Tazotc ne se renouvelant pas, les Tarifltions de ce gu dues à la respiration de Tanimal, s'accumulent du commencement à la fin de Teipérience et peuvent des lors, si elles existent, devenir très-sensibles surtout grâce à l'en* diomèlre si sensible de Hegnault et Ueiset.

^ On pourrait aprchender aussi les rentrées et les sorties d*air daifs T^ppareil ptf les nombreux ajutages et par la diffusion à travers les longs tubes em cl e' m'; on pourrait craindre encore la présence d'un peu d'azote dons Toxygènc employé } e'estainsi qu'oo a expliqué, en Allemagne, l'exhalation d'azote observée par Regnaull et Reiset; mais CCS expérimentateurs aiîirment toutefois de la manière la plus formelle^ que leur oxygène ne contenait pas une trace d'azote, et on connaît leur habileté analytique. Pour les rentrées d'air voir la description de l'appareil.

MÉTHODES EMPLOYEES DAiNS L'ÉTUDE DE LA RESPIRATION. 143

Enfin, on ne pouvait opérer sur les grands animaux.

Telles sont les principales causes d'imperfection, qui ont pu légèrement fausser les résultats de Regnault et Reiset. Toutefois, tel qu^il est, leur travail est un admirable exemple de choix dans les méthodes, de conscience dans la mise en œuvre, de sagacité dans Texpérimentation, et leurs études appliquées aux animaux les plus divers, et dans les conditions les plus variées, resteront longtemps encore le fondement le plus stable de nos connaissances sur les phénomènes respiratoires à Tétat normal.

Méthode des détermiiMitloiis partielles. — Dans cette méthode

on ne dose plus la quantité d*air (0 et Az) fournie au sujet, on mesure seulement le volume des gaz qui sortent de Tappareil à respiration, et on en fait Tanalyse centésimale ainsi que celle de Tair inspiré. De ces données on peut déduire Tacide carbonique produit et conclure par le calcul la quantité d'oxygène absorbé pendant Texpérience, à la condition, toutefois, que Tazote ne varie pas, ce que l'on admet a priât i^ ou que l'on détermine par l'analyse centésimale volumétrique d'une Faible portion de l'air expiré.

Voici, du reste, comment ont opéré Pettenkoffcr et Voit, qui ont employé cette méthode dans leur beau travail sur la nutrition*.

La chambre respiratoire est d'une grandeur telle que l'homme et de grands animaux y puissent vivre à Taise (2,5 à 12,5 mètres cubes de capacité). Elle est en tôle, et porle au bas une ouverture par 011 le gaz respirable s'introduit sans être mesuré. Une pompe B vapeur aspire l'air à travers cet appareil. Il en sort en passant par un compteur à gaz indiquant son volume à sa sortie. Une petite pompe latérale permet d'aspirer à un moment donné une partie de Tair de la chambre respiratoire (5 litres environ pour 20 à 25 mille litres qui passent par jour à travers tout l'appareil). On en fait l'analyse centésimale comparativement à Tair extérieur, et les résultats sont calculés pour le volume total d'air employé que mesure le compteur.

Pour soumettre le gaz prélevé à l'analyse, on lui fait d'abord traverser une série de tubes desséchants qui indiquent sa teneur sn eau; il passe ensuite à travers un certain nombre d'appareils à

• L'npparcil de Pcttcnkolfer est décrit dans Amu d. Chem, utuL Phatiri. i8C2, ' Supi». Le travail est donné dans les Mûnchcnrr SitzuugSé 1865, 1800 «/ 18Ô7,

boules remplis d'une solution titrée de baryte. On dose volumétriquement au moyen d'une solution très-faible d*acide oxalique Talcalinité de la liqueur. Cette solution est telle que 1 cent, cube sature 1 milligr. de baryte. Elle permet de déterminer exactement un dixième de milligramme d'acide carbonique.

Pour doser l'hydrogène et les hydrogènes carbonés, une auti-e portion des gaz de la chambre respiratoire est aspirée à travers des tubes remplis d'oxyde de cuivre chauffé au rouge. On pèse les quantités d'eau et d'acide carbonique ainsi obtenues. Si Ton soustrait du poids de chacun de ces deux corps celui qui a été directement dosé à la sortie des gaz de la chambre respiratoire : on a par différence le poids de l'eau et de l'acide carbonique provenant de l'hydrogène et des hydrogènes carbonés. En admettant que ces derniers soient surtout formés de gaz des marais, un simple calcul permet de déterminer le rapport des hydrocarbures et de l'hydrogène.

L'oxygène absorbé est indirectement calculé d'après l'augmentation de poids du corps de l'animal (qui doit être en général nulle dans ces expériences), le poids et la composition des excrétions diverses, des produits expirés, et des aliments.

Je pense que l'on voit tout de suite les deux grands inconvénients de cette méthode.

On fait passer à travers tout l'appareil un énorme volume d'air, et on déduit la somme de l'oxygène absorbé et de l'acide carbonique produit de {analyse cVune très-minime proportions des gaz respires. Les erreurs totales sont donc toutes multipliées par le rapport de ces deux quantités, c'est-à-dire en général dans les expériences de PettenkolTer et Voit, par le nombre très-élevé de 4000.

Les variations de l'azote, signalées par divers auteurs, sont si faibles qu'on ne saurait espérer que la méthode précédente donnera la moindre indication à ce sujet, car les variations totales déjà trèspetites sont ici divisées par le rapport entre la prise et le volume d'air considérable qui traverse tout l'appareil.

Le dosage indirect de l'hydrogène et de l'hydrogène protocarboné accumule sur la détermination de ces deux substances (ellesmêmes en très faible proportion) la somme des erreurs produites par le dosage de l'eau et de l'acide carbonique expirés.

Le calcul indirect de la quantité d'oxygène absorbée comporte toutes les erreurs connuises dans les déterminations précédentes, dans Tanalyse des fèces et des aliments, et repose d'ailleurs sur