TROISIÈME LEÇON

JLa synthèse cspérimculalc dans les sciences naturelles.

De la synthèse dans les sciences. — Synthèse en chimie. — Synthèse en physique. — Synthèse en biologie. — Les schémas. — Schéma de la respiration, de l’action des muscles intercostaux, de la circulation du sang. — Démonstration schématique du rôle de l’élasticité des vaisseaux ; des conditions hydrostatiques delà natation des poissons, etc.

Messieurs,

Lorsque je vous ai parlé des procédés que l’esprit humain emploie dans les recherches scientifiques, j’ai nommé l’analyse et la synthèse. Nous avons déjà vu ce que c’est que l’analyse; nous l’avons suivie dans ses perfectionnements successifs, et nous connaissons, d’une manière générale, les immenses ressources dont elle dispose.

J’ai donc à vous faire connaître aujourd’hui ce que c’est que la synthèse et quels sont les services qu’elle devra nous rendre. Vous savez déjà que ce n’est pas une méthode de recherche. Vous avez vu qu’une science qui tendrait à se fonder sur la synthèse, en partant de principes établis à priori, s’exposerait beaucoup à s’égarer.

Mais il n’en est plus de même lorsque l’analyse a fini son œuvre et nous a mis en possession d’un grand nombre de faits bien établis. C’est alors que le rôle de la synthèse commence. La synthèse est tout le contraire de l’analyse; elle reconstruit ce qui avait été décomposé. Telle est la définition la plus générale de cette méthode. Pour en donner une idée plus complète, il est bon de la suivre dans ses différentes applications. Nous examinerons d’abord la synthèse expérimentale, celle qui sert pour ainsi dire à contrôler les résultats de l’analyse en reproduisant un phénomène par le rassemblement de ses conditions d’existence. Ensuite nous passerons à la synthèse proprement dite, telle que la scolastique l’avait définie, qui rassemble les faits particuliers en lois générales.

La synthèse expérimentale reforme ce qui était décomposé en ses éléments divers. Le chimiste , par exemple, lorsqu’il a décomposé l’eau par l’analyse et qu’il en a séparé l’oxygène et l’hydrogène, peut recombiner ces deux gaz. Il a fait la synthèse de l’eau. Or, dans cette seconde expérience, on trouve la plus satisfaisante démonstration de l’exactitude de la première. La synthèse a servi de contrôle à l’analyse.

En chimie organique, l’introduction de la synthèse est toute récente, mais elle a déjà accompli, dans cette branche de la science, une véritable révolution. Au siècle dernier, les chimistes croyaient que les matières organiques se formaient dans les animaux et les plantes en vertu de forces différentes de celles qui régissent la matière non organisée. Buffon admettait même une matière

organique animée, destinée à fournir incessamment les matériaux des êtres doués d’organisation.

De nos jours (1849), Berzelius admettait encore des lois chimiques spéciales dans la nature organisée. Il appartenait à Berthelot de renverser ces opinions erronées, : et de montrer que les mêmes lois se retrouvent dans la chimie organique et dans la chimie minérale; de prouver qu’en partant des éléments inorganiques décelés par l’analyse dans les substances organisées, on peut reproduire par la synthèse un très-grand nombre de substances qui se trouvent dans les végétaux.

G’est ainsi qu’en partant du carbone et de l’hydrogène notre savant chimiste forma l’acétylène, C 4 H 2 ; ce corps, traité par l’hydrogène naissant, lui donna le gaz oléifiant, C 4 H 4 .

En partant de l’eau et de l’acide carbonique, Berthelot forma l’oxyde de carbone, C 2 0 2 . Celui-ci, par la fixation des éléments de l’eau, donna l’acide formique, C 2 H 2 0 4 , d’où fut obtenu le gaz des marais, C 2 H 4 .

Du gaz des marais dérivent, par condensations successives des éléments, l’acétylène, le propylène, la benzine et la naphtaline.

Les corps ternaires dérivent des précédents par l’addi- * tion d’oxygène. Ainsi se produisent les alcools :

L’alcool méthylique, C 2 H 4 0 2 , par l’oxydation du gaz des marais.

L’alcool ordinaire, C 4 H 6 0 2 , par l’hydratation du gaz oléifiant.

En enlevant de l’hydrogène aux alcools, on obtient des aldéhydes ; en oxydant des alcools, on forme des acides

organiques. Par la fixation de l’azote dans ces nouveaux produits, soit au moyen de l’ammoniaque, soit par l’action de l’acide azotique, on obtient des composés quaternaires. De telle sorte qu’on peut prévoir le jour où l’emploi de la synthèse permettra de reproduire artificiellement ces substances si précieuses qu’on appelle les alcaloïdes végétaux.

Le physicien use aussi largement de la synthèse. Ainsi, lorsqu’il veut produire avec une grande intensité un phénomène dont l’analyse lui a révélé les conditions d’existencë, il construit un appareil dans lequel il réunit ces conditions, et provoque le phénomène avec une évidence qui ne laisse plus de doute. Étant connus, par exemple, les phénomènes électriques qui se passent entre deux métaux différents soumis à une action chimique, les physiciens ont construit les piles qui produisent des courants d’électricité dynamique d’une intensité surprenante. En général, ce qu’on appelle instrument de démonstration est construit en vertu d’une idée synthétique.

En biologie, la synthèse est généralement trop peu employée, et cependant elle me semble, dans certains cas, très-utile, soit pour contrôler les résultats obtenus par l’analyse, soit pour fournir une démonstration claire et saisissante des. phénomènes. Il ne faut pas négliger ce moyen de contrôle et de démonstration. Bien souvent des expériences doivent être instituées en vue de reproduire. un phénomène et de démontrer qu’il se produit dans certaines conditions déterminées. Dans ces cas, l’expérimentation est synthétique. Une des principales applications de cette méthode consiste à reproduire, en dehors

!\k DU MOUVEMENT DANS LES FONCTIONS DE LA VIE.

de l’être vivant, certains phénomènes qui se passent au sein de l’organisme.

Ainsi, pour démontrer l’action que l’air exerce sur le sang à travers les parois des cellules pulmonaires, on fait voir que du sang veineux peut être artérialisé par l’action de l’air s’exerçant à travers une membrane organique.

Pour prouver l’action des acides de l’estomac et celle de la chaleur dans la digestion, on montre que, dans un matras, l’addition d’un acide à un mélange de suc gastrique et de viande provoque une digestion artificielle qui ne s’opérait que très-incomplètement sans la présence de l’acide. On peut faire voir, en outre, l’action de la chaleur dans la digestion, car la température doit être un peu élevée pour que ee phénomène se produise avec rapidité.

Les phénomènes physiques qui se passent chez les êtres vivants sont tout particulièrement susceptibles d’une démonstration synthétique. Les appareils de démonstration, ou schémas , sont excellents pour donner une idée du mécanisme de ces fonctions. Je ne connais, pour ma part, rien de plus instructif que l’emploi de schémas, qui font assister à tous les détails de la production des phénomènes.

La plupart d’entre vous doivent se rappeler les difficultés qu’on éprouve, au début des études physiologiques, à bien comprendre le mécanisme de la respiration : cette solidarité des mouvements du poumon avec ceux du diaphragme, quoiqu’il n’y ait entre ces deux organes aucune adhérence; ce vid e virtuel, comme on l’appelle, qui existe dans la cavité des plèvres, et dans lequel l’air tend à se précipiter aussitôt qu’on pratique une ouverture en un point de la cage thoracique. On peut simuler cette dispo-

' sition d’une manière très-simple. Voici un appareil schématique qui reproduit tout cela (fig. 1).

Ce flacon, dont la partie inférieure a été enlevée et remplacée par une membrane de caoutchouc tendue, représentera la cage thoracique. La membrane correspond au diaphragme. A l’intérieur de cette bouteille est une vessie de caoutchouc qui représente le poumon. Le col de la vessie est adapté à un tube qui traverse le bouchon de la bouteille, de façon qu’il n’y a plus qu’un seul orifice, celui qui fait communiquer l’air extérieur avec l’intérieur de la vessie de caoutchouc. Enfin un trou est pratiqué aux parois de la bouteille, et une corde est placée au centre de la membrane qui représente le diaphragme, afin d’imprimer à cette membrane des mouvements qui. simulent l’action diaphragmatique dans la respiration.

Ceci posé, je vais placer cet appareil dans les conditions où se trouve la cavité thoracique. J’insuffle la vessie de maniée à la distendre jusqu’à ce qu’elle remplisse la cavité de la bouteille et qu’elle chasse l’air qui y était contenu. Nous avons reproduit la disposition par laquelle le poumon déployé remplit le thorax. Si je cesse de souffler en laissant l’orifice libre, l’air rentre aussitôt

avec un sifflement par le trou qui existe aux parois du flacon, absolument comme cela arrive sur un animal auquel on vient de percer la poitrine. Mais si je ferme cet orifice après avoir fini l’insufflation, vous voyez que la ■ vessie reste adhérente aux parois de la bouteille, bien que le goulot soit ouvert.

J’imite les mouvements du diaphragme en exerçant une traction sur cette membrane; la vessie suit tous ces mouvements, absolument comme le fait le poumon, et un va-et-vient s’établit entre l’air extérieur et l’air intérieur,, 1 à travers le goulot du flacon ; je puis, comme vous voyez, ; souffler une bougie avec ce courant d’air.

Yeut-on se représenter l’énergie avec laquelle la vessie- J poumon tend à revenir sur elle-même, on adapte un manomètre à l’orifice fait à la paroi ; on voit alors que le V; mercure est appelé du côté de l’appareil avec une force | qui se traduit par l’aspiration d’une colonne d’un certain i nombre de centimètres de hauteur.

Un phénomène assez étrange se présente dans certains 1 cas chirurgicaux, c’est la hernie du poumon à travers une blessure de la poitrine. Cette hernie semble inexplicable | lorsqu’on a vu la tendance du poumon à revenir sur lui- ‘ même en pareil cas. Ce phénomène peut se reproduire ^ ici, de façon à ne laisser aucun doute sur l’interprétation J qu’il doit recevoir. Fermons le goulot de la bouteille, ce \ qui correspond à l’occlusion de la glotte chez un*,animal et empêche l’air de sortir de la poitrine ; la vessie n’aura déjà plus, comme tout à l’heure, la tendance énergique.à revenir sur elle-même, car pour cela il faut qu’elle puisse ; se vider. A ce moment, comprimons le diaphragme, ce

LA SYNTHÈSE DANS LES SCIENCES NATURELLES. kl

qui équivaut à un violent effort d’expiration. Vous voyez que la vessie fait hernie à travers l’ouverture des parois de la bouteille. L’explication de ce fait est toute naturelle : l’air, comprimé dans la poche élastique avec une certaine force, tend à s’échapper au dehors en refoulant la membrane mince qui l’enferme ; il le fait dans le seul point où les parois n’offrent pas de résistance. Supposons, pour un instant, qu’au lieu de la membrane mince qui fait hernie en ce moment, ce soit un tissu spongieux, mais plus consistant, comme celui du poumon ; la hernie pourra s’étrangler à travers les bords de l’ouverture, et ne rentrera plus d’une manière spontanée, même lorsque l’effort aura cessé. On pourrait faire beaucoup d’autres démonstrations au moyen de ce petit appareil. Peut-être quelque jour aurons-nous encore à nous en servir.

Sans sortir du sujet qui nous occupe, voici un autre fait qui a longtemps semblé obscur, et qui peut recevoir une démonstration synthétique très-simple et très-convaincante.

Les muscles intercostaux ont-ils une action sur le mouvement des côtes, et en ce cas quelle est cette action ? Tel fut le sujet de longs débats entre les physiologistes du siècle dernier..

La solution de cette question fut demandée à l’expérience, et l’on vit, sur les animaux vivants, que les muscles intercostaux externes se contractent à chaque inspiration. Mais ce fait d’observation avait quelque chose de paradoxal et d’inexplicable. Les intercostaux externes sont tendus entre deux côtes; il semble donc qu’ils doivent, en se contractant, rapprocher les deux côtes l’une

de l’autre. Et pourtant, au moment de l’inspiration, les côtes s’écartent et les espaces intercostaux s’élargissent. * Dans ses cours dé physiologie à la Faculté de médecine, P. Bérard aimait à rappeler ces discussions ; à la fin, il levait les hésitations de son auditoire en traçant sur le tableau une figure schématique qui rend très-bien compte du phénomène.

Bérard racontait aussi qu’il avait reçu du docteur Hutchinson un petit appareil formé de tiges de bois imitant la disposition des côtes par rapport à la colonne vertébrale, et de bandelettes élastiques qui simulaient l’action des muscles intercostaux externes. Cet appareil tendait à prendre la position des côtes en inspiration, lorsqu’on avait abaissé celles-ci de façon à tirailler les bandelettes élastiques. Voici un appareil que j’ai construit d’après ces indications.

Vous voyez qu’il reproduit très-bien le phénomène dont je vous ai parlé tout à l’heure (tig. 2).

La colonne vertébrale est représentée par une piècede'bois verticale sur laquelle trois pièces transversales sont articulées; elles représentent des côtes. La direction

des muscles intercostaux est figurée par celle des brides de caouchouc fixées par des épingles sur les traverses de bois. Lorsque les côtes sont horizontales, comme dans la figure, elles laissent entre elles un grand intervalle, mais les insertions A,B, de la bride de caoutchouc sont moins éloignées l’une de l’autre que dans le cas où les côtes abaissées se rapprochent et se touchent entre elles. Dans ce cas, en effet, la bride de caoutchouc correspond à la diagonale d’un parallélogramme très-oblique. Or, la position de la bride élastique est celle que. les intercostaux externes présentent par rapport aux côtes. La contraction de ces muscles agit donc pour relever les côtes comme agit dans notre schéma l’élasticité du caoutchouc.

Parmi les phénomènes mécaniques de la circulation du sang, il en est un certain nombre que l’on peut imiter d’une manière parfaite. Un schéma bien connu en Allemagne est celui de Weber : il montre comment s’accomplit le mouvement circulaire du sang dans ce vaste système clos que représentent le cœur et les vaisseaux (fig. 3).

Voici un tube élastique recourbé sur lui-même de manière à former un circuit complet, qu’on peut remplir de liquide au moyen de l’entonnoir e. En un point de ce tube, une partie C est limitée par deux soupapes qui toutes deux s’ouvrent dans le même sens. Cette portion du circuit correspondra au cœur. Dans le point diamétralement opposé à cette portion C, en c, est placé un tube de verre dans lequel une éponge est enfoncée avec force. C’est un obstacle opposé au trajet du liquide,

devant lequel il exerce une résistance comme celle que les vaisseaux capillaires opposent au cours du sang.

Remplissons l’appareil de li¬

quide ; le voici prêt à fonctionner.

Si l’on exerce des pressions intermittentes sur la partie C qui représente le cœur, on chasse le liquide qui y était renfermé, et on le fait passer dans la portion du tube où le jeu des soupapes lui permet de s’introduire, c’est-àdire en «, a. Sous l’influence d’impulsions fréquemment répétées, la portion où afflue le liquide se distend. C’est dans ces conditions que se trouve le système artériel chez les animaux, puisque le sang y est poussé sans cesse par les systoles du cœur gauche.

On voit que le liquide acquiert dans cette partie du tube une pression considérable qui imite assez bien la pression du sang

Fig. 3. — schéma de Weher. dans les artères.

L’éponge e laisse passer peu à peu le liquide de la partie artérielle du tube dans la partie veineuse, c’est-àdire dans la portion v'v de l’appareil. Ce passage du

liquide se fait d’une manière continue, malgré l’intermit¬

tence des impulsions que je donne au liquide. On trouve

donc ici une imitation de ce phénomène qui se produit

dans l’appareil circulatoire : je veux parler de la régularité du cours du sang dans les plus petits vaisseaux. Dans les deux cas, ce résultat est obtenu par l'effet de l’élasticité des conduits dans lesquels le liquide a circulé. C’est encore la même cause qui produit dans les pompes à incendie la régularité du jet, malgré les saccades du jeu de la pompe. Dans ces appareils, on emploie une cloche pleine d’air sous laquelle le liquide arrive en sortant de la pompe, et l’on détruit ainsi les irrégularités de la force motrice.

Remarquez aussi que, sous l’influence des impulsions successives que je donne au liquide en pressant sur la partie C, la portion artérielle et la portion veineuse du circuit se trouvent dans des conditions de réplétion opposées : la partie artérielle se distendant toujours aux dépens de la partie veineuse qui se désemplit. C’est ainsi que les choses se passent aussi sur l’animal vivant, la réplétion du système artériel se faisant aux dépens du contenu des veines.

Enfin, on peut voir que chaque impulsion donnée au liquide, par la compression du tube en C, communique à toute la colonne artérielle une pulsation analogue à celle que présentent les artères d’un animal vivant, et que cette impulsion s’éteint à l’extrémité de la partie artérielle, de sorte qu’elle manque entièrement dans la portion Veineuse.

En résumé, le schéma de Weber reproduit d’une façon très-simple quelques-uns des principaux phénomènes de la circulation du sang.

1° Le circuit et le courant continu à travers tout le

52 DU MOUVEMENT dans les fonctions de la vie. système des tubes. (Notons que dans cet appareil on a réduit la circulation à l’un des deux circuits qui la constituent chez les animaux supérieurs : il faut ici supposer qu’on n’a représenté que la grande circulation.)

2° La formation de deux pressions inégales, l’une assez élevée, celle du sang dans les artères; l’autre plus basse, la pression veineuse.

3° La continuité du cours du sang dans les vaisseaux capillaires sous l'influence de l’élasticité des artères.

k° Enfin la pulsation qui se produit dans toutes les artères à chaque systole du cœur.

On peut imiter bien plus complètement les phénomènes hydrodynamiques de la circulation du sang. Voici (fig. k) un schéma que j’ai construit dans ce but et qui reproduit l’action du cœur avec le jeu de ses valvules et les bruits qui l’accompagnent. Un système de tubes élastiques représente la disposition générale des grosses artères. Lorsque cet appareil fonctionne on peut observer sur ces vaisseaux le phénomène du pouls et les bruits artériels avec les différents types qu’ils peuvent présenter sur l’homme ou sur l’animal vivant.

Voici la disposition générale de cet appareil (1).

Ce schéma correspond à un cœur simple, le cœur gauche, par exemple; l’oreillette O formée par une poche de caoutchouc reçoit le sang par un tube vc, qui représente les veines pulmonaires. Le liquide se déverse inférieurement dans une autre poche de caoutchouc V, qui représente le ventricule et communique avec l’oreillette

(1) Voyez pour les détails, Physiol. ntéd. do la circulation du sang, p. 39 et, 164.

par un large tube de verre dans lequel une soupape YM produit la fonction de la valvule mitrale par rapport à l’orifice auriculo-venlriculaire gauche. Un autre tube permet au liquide de passer du ventricule dans l’aorte AA