CHAPITRE II

La détermination du métabolisme basal chez l’homme

Le principe de l’appareil à circuit ouvert que nous avons utilisé est le suivant : le sujet respire l’air atmosphérique ; on recueille et on mesure le volume d’air expiré en un temps donné ; on analyse un échantillon de cet air et on détermine, par là-même, la quantité d’oxygène consommé et le quotient respiratoire.

$ I — A ppareillage

L’instrumentation comporte obligatoirement (voir fig. 1) :

1° Un dispositif s’adaptant aux voies respiratoires du sujet et canalisant le courant respiratoire, pourvu d’une soupape double séparant l’air inspiré de l’air expiré (masque);

2° Un appareil de mesure pour l'air expiré et un récipient où conserver cet air jusqu’au moment où sera effectué le prélèvement pour l’analyse au moyen d’un dispositif particulier (gazomètre) ;

3° Un appareil d'analyse des gaz de l’air expiré (eudiomètre).

a) L'emploi du masque nous a paru préférable aux appliques

buccales et nasales qui ont l’inconvénient d’accélérer la respiration et par là même les erreurs dans le calcul du débit.

Le masque choisi est celui de TISSOT à double soupape qui permet, sans perte d’air exhalé, d'obtenir un débit et une respiration normaux. C’est un masque maintenu devant le visage par des bandes de caoutchouc passant sur la tête et derrière elle. Il a été amplement vulgarisé pendant la guerre. Il est d’une pose très aisée, très rapide et ne se déplace pas. Il recouvre entièrement le visage, mais seulement par son pourtour, sur le front, le côté des joues et le menton. En face des yeux se trouvent deux rondelles de mica serties hermétiquement dans le caoutchouc et permettant au sujet de suivre les mouvements de l’opérateur. La paroi du masque en avant de la bouche et du nez est écartée par une pièce qui prend appui au creux du menton et sous le nez. Un embout

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métallique placé devant la bouche comporte deux soupapes d’aluminium extrêmement légères, jouant en sens contraire et assurant d’une façon parfaite la séparation des courants d’air inspirateurs et expirateurs. Tandis que l’une des extrémités de l’embout aspire l'air extérieur, l’autre extrémité rejette l'air expiré dans un tube de caoutchouc dont le calibre est tel que l’air puisse y circuler sans résistance pour éviter tout effort de la part du patient. Après un temps de respiration libre, ce caoutchouc est relié à un gazomètre.

Nous avons pu constater que, dans ces conditions expérimentales, tous nos sujets respiraient très librement sans aucun gêne. Ceci est particulièrement important, car la gêne respiratoire entraine, selon DAVIES, HALDANE et PRIESTLEY, des mouvements respiratoires plus profonds et moins fréquents ainsi qu’une augmentation de l’acide carbonique dans l’air alvéolaire.

b) Le débit respiratoire peut être apprécié de deux manières différentes, soit par un spiromèétre, soit par un gazomètre. Le spiromètre de VERDIN, le plus fréquemment utilisé, est un dispositif de mesure des volumes gazeux constitué par une sorte de soufflet en cuir dont la distension met en marche un engrenage et une aiguille qui indique la quantité d’air l’ayant traversé. Cet appareil est considéré comme suffisant pour les recherches cliniques ; mais il a l’inconvénient de se dérégler assez facilement. Il nous a semblé, dans ces conditions, préférable d’adopter l’usage du gazomètre qui a, en outre, l’avantage de recueillir tout l’air expiré.

Le gazomètre de TISSOT est constitué par une cloche en cuivre mince s’insérant entre les deux parois d’une cuve cylindrique renfermant de l’eau. Quand elle est vide d’air, la cloche s'applique exactement sur le cylindre intérieur qui est traversé par un conduit qui amène l’air expiré et est équilibré, par ailleurs, sur une poulie très sensible au moyen d’un contrepoids formé pour une part par un cylindre creux contenant de l’eau. Un siphon met en communication l’eau de la cuve où plonge le gazomètre et l’eau contenue dans le contrepoids. Quand la cloche est totalement enfoncée dans l’eau, le contrepoids remonté au bout de sa course contient peu d’eau. Quand la cloche s’élève, le contrepoids s’abaisse et se charge d’eau par le siphon. Les dimensions ont été choisies pour que la charge dont s’augmente le contrepoids corresponde à la diminution de la poussée par l’eau, subie par la cloche. Ainsi, l'appareil est en équilibre dans toutes les positions et n’offre aucune résistance à la respiration. Le gaz qu’il contient se trouve à la pression atmosphérique. Le modèle habituel peut contenir 100 litres d’air et une échelle graduée permet d’apprécier le 1/10 de litre. Un thermomètre inséré dans un bouchon de caoutchouc permet de constater la température de l'air,

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Il est possible de substituer à ce thermomètre un raccord relié à une ampoule de 300 à 400 cc. terminée par un embout de caoutchouc. La prise de l'échantillon se fera très simplement. Il suffira d'appuyer sur la cuve en cuivre pour que l’air passe de celle-ci dans l’ampoule après en avoir chassé, sous linfluence de la pression, l’air qui s’y trouvait. Cette petite manœuvre étant opérée et plusieurs litres d’air ayant été ainsi rejetés, on peut considérer que l’ampoule est pleine d’air exhalé sans mélange et peut servir à la détermination du métabolisme de base. On obture donc l’extrémité de caoutchouc avec une pince à vis à molette puis, lorsque la pression est redevenue normale, on ferme une vis similaire placée à l’autre extrémité.

c) L'analyse des gaz recueillis est ensuite effectuée au moyen d'un eudiomètre. Le plus ancien modèle des appareils de ce genre est l’eudiomètre double à potasse et à phosphore de LAULANIE. Il se compose essentiellement d’un tube de verre en U dont les deux branches verticales sont graduées en millimètres. L’une de ces branches (le comparateur) est ouverte à la partie supérieure et se trouve en communication directe avec l’air atmosphérique. L'autre (le mesureur) est renflée à sa partie supérieure en une ampoule et mesure 100 cc. jusqu’au trait marqué 0 à la partie inférieure du tube. Ce mesureur communique par un robinet à trois voies, suivant l'orientation de ce dernier, soit avec l’extérieur ou avec un tube de caoutchouc qui aboutit au flacon dans lequel se trouve l’air à analyser, soit avec une ampoule contenant une solution de potasse à 20 % ou avec une ampoule renfermant des fragments de phosphore blanc et remplie d’eau. Chacune des branches du tube en U peut être fermée par un robinet à sa partie inférieure. Un tube de caoutchouc terminé par une ampoule de verre mobile fait suite au tube en U. L’ampoule et le tube en caoutchouc sont remplis d’eau. Lorsque les robinets sont ouverts et qu’on élève ampoule, l’eau monte également par les deux tubes tendant à se mettre à égalité de pression avec la surface de l’eau de l’ampoule,

C'est grâce au déplacement de l’ampoule et au jeu des robinets qu’on peut admettre dans l'appareil l'échantillon d’air prélevé, le faire passer dans les récipients de potasse et de phosphore, le mesurer à la pression atmosphérique et l’expulser au dehors. Le lube est enfermé dans une cuve à eau qui empêche les variations de température au cours de l'expérience.

PLANTEFOL, qui a étudié de très près le fonctionnement de cet appareil, ÿ a apporté un certain nombre de modifications qui permettent de meilleures déterminations, notamment la suppression des espaces nuisibles, des graduations toujours discutables, la substitution du mercure à l’eau susceptible de dissoudre du gaz

carbonique. Nous en donnerons, dans le paragraphe ci-après, une plus complète description en même temps que nous préciserons la technique du dosage du gaz carbonique et de l'oxygène.

$ IL. — Dosage du gaz carbonique et de l'oxygène de l’air expiré

| L'eudiomètre de PLANTEFOL que nous avons utilisé a été décrit par son auteur sous le nom d’eudiomètre de type universel.

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Repère de zero

FIGURE 2. — Schéma de l’eudiomètre perfectionné de PLANTEFOL, utilisé par l’analyse des gaz de l’air expiré dans la détermination du métabolisme de base, chez l’homme.

a) Il se compose essentiellement d’une éprouvette graduée ou :nesureur, de flacons ou laboratoires renfermant l’un de la potasse et l’autre du phosphore, d’un dispositif thermo-barométrique ou comparateur, et de tubes de jonction semi-capillaires.

Le schéma de l’appareil est le suivant (voir fig. 2) :

Un mesureur M dont le volume intérieur, jusqu’au trait marqué 100, est de 100 ce. à 15°, porte à sa partie supérieure un

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robinet À d’un type spécial, à 4 voies, dont les deux branches latérales sont en relation avec deux laboratoires, l’un à potasse K, l’autre à phosphore P, et dont la branche supérieure porte un robinet à trois voies r. Ce robinet a deux branches horizontales. La branche de gauche est en rapport avec un second robinet à trois voies » destiné à la prise de gaz. La branche de droite est reliée au thermo-baromètre-comparateur constitué par un tube C de forme et de volume très analogues au mesureur M et joint à lui par un tube capillaire sur le trajet duquel la présence de deux robinets à trois voies s et { permet d’établir de deux manières différentes (en ligne droite de s à {, ou indirectement en passant par À) la liaison entre C et M. À sa base, le mesureur est raccordé par un caoutchouc à un réservoir à mercure W. La manœuvre d’un treuil permet d'élever W jusqu’au haut de l'appareil.

FIGURE 3. — Détail du robinet spécial R de l’eudiomètre de PLAN- TEFOL. Le robinet et son boisseau sont donnés séparément en vue latérale, l’ensemble est présenté vue de face en supposant la poignée du robinet supprimée.

Mesureur et comparateur sont immergés dans une cuve à eau munie de glace à ses faces antérieure et postérieure. La cuve et la verrerie sont fixées sur un bâti de bois échancré d’une fenêtre derrière la cuve et dont le socle, muni de vis calantes, permet de rendre parfaitement vertical le tube du mesureur.

Devant le tube du mesureur se déplace un viseur à vernier analogue à ceux décrits par TISSOT.

Le mesureur est un tube cylindrique surmonté d'une boule reliée au robinet À par un lube semi-capillaire. Le volume total de la surface de la clé du robinet R fermé jusqu'au dernier trait de la division, au bas de l'appareil, est de 100 cc., la surface affleurant au point 100 étant un ménisque de mercure. La section du tube est telle qu’un centimètre cube occupe un peu plus d’un centimètre de longueur. La partie graduée s'étend au moins de 70 à 100 ; elle est divisée en dixièmes de centimètre cube.

Le robinet, qui constitue la partie essentielle de l'appareil, comporte quatre voies qui aboutissent à son boisseau et sont réparties dans trois plans partageant sensiblement par quarts la longueur du rodage (voir fig. 3). De face, les deux voies supérieures et infé-

rieures sont dans le plan vertical passant par l'axe du cône ; les deux voies latérales s’insèrent à la partie inférieure en formant un angle de 60° avec le plan vertical. Ces deux dispositions empêchent la majeure partie des fuites qui se produisent dans le robinet entre la clé et le boisseau comme dans l’appareil de LAULANIE.

Une percée droite met en communication le mesureur (plan I) et le robinet r (plan I), deux percées courbes mettent en communication chacune le mesureur (plan ID et un laboratoire (plan HD) : on remarquera que, menées symétriquement par rapport à un plan, elles ne s’ouvrent chacune que pour une position bien déterminée du robinet.

Les laboratoires sont constitués par un cylindre se raccordant, vers le haut, à un tube semi-capillaire qu’un caoutchouc doit réunir à l’une des voies latérales du robinet R. Sur le côté ils portent un réservoir cylindrique à l’extrémité d’un tube de sûreté dont la longueur est telle que la partie dilatée du réservoir vient à mihauteur du tube semi-capillaire vertical. Le bas du laboratoire à potasse (situé à gauche de l’appareil) porte un tube sur lequel un caoutchouc et une pince permettent la vidange du réactif. Le bas du laboratoire à phosphore porte une tubulure courte, bouchée au caoutchouc qui, comme on le verra, permet le remplissage du laboratoire. Dans les deux laboratoires, la forme de la partie supérieure est telle qu'aucune bulle de gaz n’y peut demeurer emprisonnée.

Comme la plupart des appareils d’analyses de gaz, c’est la manœuvre d’un piston liquide (mercure) qui permet, avec les manipulations convenables du robinet R, le déplacement du gaz et sa mise en contact avec les réactifs. Quand le mesureur M est empli de gaz à la pression atmosphérique, le réservoir à mercure W se trouve toujours vers le bas de sa course, au voisinage du trait 100. Ayant mis le robinet À en position convenable pour établir la communication entre X et M, on pourra envoyer le gaz au contact de la solution de potasse, en soulevant W. La manœuvre inverse ramènera le gaz dans le mesureur.

Des tubes de verre semi-capillaires partant du robinet R et passant par les robinets r, s et { aboutissent au comparateur C. Notons qu'entre les robinets r et s, une branche courbe À renferme une goutte d’acide caproïque jouant, entre le comparateur et le mesureur, un rôle de manomètre fin.

La manœuvre du comparateur s’opérera comme suit. C’est automatiquement qu’on met le gaz du comparateur et celui du mesureur à la même pression. Il faut qu'avant cette manipulation, la pression du gaz à analyser dans le mesureur soit un peu supérieure à celle de l’atmosphère. Peu importe que celle qui règne dans le comparateur, toujours peu différente de la pression atmosphérique, lui soit un peu supérieure ou inférieure. On aura amené à

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la pression atmosphérique le contenu du mesureur et du comparateur en réalisant les dispositions des robinets figurés par le schéma I (voir fig. 4). On peut alors, tournant les robinets r, s et t comme l'indique le schéma II, mettre en relation ces deux masses gazeuses qui ne sont plus séparées que par la goutte d’acide caproïque. Si la pression augmente, cet index se déplace. On note sa position par rapport à la position initiale. On conçoit, dès lors, qu'ayant déterminé la position de l’index après mise en équilibre des pressions de gaz, il soit possible, après l’absorption de l’acide carbonique, de ramener la goute d’acide caproïque à occuper exactement sa position primitive.

FIGURE 4. — Schéma montrant la position des robinets au début de l'emploi du comparateur.

Le thermobaromètre est un récipient contenant un volume gazeux du même ordre de grandeur que celui sur lequel porte l’analyse. Il est séparé du mesureur par un manomètre. L'analyse vise à déterminer les pourcentages de gaz carbonique et d’oxygène contenus dans le gaz étudié. Elle compte deux séries d'opérations ; des manipulations avant pour but : 1° d'amener l'échantillon dans l'éprouvette graduée ou mesureur, de le mener dans les laboraloires et de le ramener dans le mesureur ; 2° de mesurer des volumes qui sont les seuls dans lesquels sert le thermobaromètre comparateur.

Le gaz à analyser occupe dans le mesureur M un volume défini (100 cc. par exemple). Il est séparé du gaz enfermé dans le comparateur par un manomètre A. L'horizontalité des niveaux du manomètre indique que les masses gazeuses du mesureur et du comparateur sont en équilibre de pression. Les dispositifs réalisés et la conduite de la manipulation doivent, ainsi que la température des deux masses gazeuses, être les mêmes. Une fois le gaz carbonique absorbé, la masse gazeuse du mesureur est diminuée, c’est-à-dire