MAXIMUM

JB'

Air

complé¬

mentaire.

Air courant

Inspiration. Expiration.

Air

réserve.

Un litre

Un demi litre.

demi.

ffi

Quatre litres et demi.

Collineaü. Gymnastique. 14

distend le poumon, après l'inspiration la plus énergique, est donc en moyenne de quatre litres 350 ; soit, quatre litres et demi en chiffres ronds (Mathias Duval.) Chez la femme, selon le docteur Carlet, la capacité pulmonaire ne dépasserait pas trois litres.

IL Actes sanguins. — Résultat immédiat des phénomènes mécaniques qui viennent d’être décrits,, les actes sanguins ont trait aux échanges de gaz entre le sang et l’air extérieur. Ils constituent, avons-nous dit, l’hématose, et comprennent les phénomènes en vertu desquels le sang devient alternativement le véhicule de l’oxygène et celui de l’acide carbonique.

De même qu’un fait capital, l’élasticité du poumon, dominait les actes pulmonaires; de même un fait capital, la présence de gaz dans le sang et l’état dans lequel ils s’y trouvent,, dominent les actes sanguins. [■

La présence de gaz dans le sang a été reconnue par J. Mayow.

Bavyi Nasse, Vogel en déterminèrent la nature. Ces gaz sont l’oxygène,, l’acide carbonique, l’azote.

Dans le sang, ce n’est pas à l’état de dissolution, c*est à l’état de combinaison que l’oxygène se trouve. Mis en lumière par Magnus en 1837, ce fait a été confirmé, depuis, par Claude Bernard.

On désigne, en effet, sous le nom d 'hémoglobine la matière colorante des globules sanguins. L’oxygène dans le sang est à l’état de combinaison avec elle, et en fait Yoæy-hémoglobine.

La combinaison entre l’hémoglobine et l’oxygène rentre dans la classe des combinaisons faibles. Le passage de gaz indifférents, l’action des di verses substances réductrices, le. vide, suffisent à isoler les. deux corps.

C’est également à l’état de combinaison que l’aeide carbonique se trouve dans le sang ; et c’est encore à Magnus que cette notion scientifique est due.

Il y a plus ; non seulement on rencontre, dans le sang, l’acide carbonique à l’état de combinaison ; mais on ne l’y rencontre qu’à cet état, et d’après les récentes recherches de M. Paul Bert, à l’état de carbonate alcalin.

Quant à l’azote, le liquide sanguin n’en charrie qu’une quantité très faible : 2 à 8 volumes seulement pour 100. Fernet (1) a constaté que l’azote se dissout dans des proportions à peu près identiques dans le sang complet, dans le sérum ©u dans l’eau distillée. Il est donc simplement à l’état de dissolution. Aussi, de tous les gaz du sang, l’azote est-il celui qui se dégage avec le plus de facilité sous l’action du vide.

Ces questions préalablement exposées, abordons le problème capital de: L’hématose.

On peut définir Y hématose, la transformation du sang veineux en sang artérieL par son passage à travers le poumon.

Comme preuve, M. Mathias Duval (2) évoque les chiffres suivants résultant d’analyses comparatives de sang artériel et de sang veineux.

100 volumes de sang artériel, chez le chien, renferment :

Oxygène . - . 20,0

Acide carbonique ... 34,4

(1) Fjernet, Comptes rendus de l'Académie des sciences, 1855. — Annales des sciences naturelles zoologiques, 4e série, t. VIII, p. 125, 1857.

(2) Mathias Dotal, loco citato, p. 250.

212 EFFETS PHYSIOLOGIQUES DE LA GYMNASTIQUE 100 volumes de sang veineux, chez le chien, renferment :

Oxygène . 12,

Acide carbonique ... 47,

Il en ressort, en toute évidence, que le sang artériel; est plus riche d’oxygène que le sang veineux, et que le sang veineux est plus riche d’acide carbonique que lë sang artériel.

L’abandon de l’acide carbonique qu’il contient, en excès, et l’acquisition de l’oxygène qui lui manque sé font, nous le répétons, par un échange entre le sang veineux et l’atmosphère. Pénétrer les conditions de cet échange, c’est connaître l’hématose.

Or, voici comment les choses se passent. L’oxygène de l’air introduit dans l’alvéole pulmonaire, traverse la membrâne extrêmement ténue qui le sépare du liquide sanguin. Il demeure momentanément en dissolution dans le sérum. Presque aussitôt, en raison de son affinité notoire pour l’oxygène, l’hémoglobine entre avec lui en combinaison ; et la masse du sang se trouve oxygénée à nouveau.

Des phénomènes opposites se produisent à l’égard de l’acide carbonique. Mis en liberté par suite, peutêtre, des modifications que l’arrivée de l’oxvgène a apportées dans les combinaisons existantes, par suite surtout du vide (1) produit par le mouvement d’inspi-

(I) En tenant compte de la facilité avec laquelle tes bicarbonates laissent dégager leur acide carbonique par la simple action du vide, on peut concevoir que le seul fait du vide inspiratoire suffit à produire l'exhalation de l’acide carbonique ; c’est la manière de voir vers laquelle penchent aujourd’hui beaucoup d’auteurs. Dans Ortie exhalation, il y aurait bien dédoublement chimique; mais

ration (G. Noël), il se trouve momentanément en dissolution dans le sérum. Presque aussitôt, en raison de sa volatilité, il traverse la membrane qui le sépare de la cavité de l’alvéole, se mêle à l’air et s’exhale.

Le phénomène fondamental pour l’entretien de la vie, en tout ceci, c’est l’action chimique. Le fait delà diffusion des gaz, si indéniable soit-il, compte pour peu. Essentiellement éphémère, en soi, il est secondaire, il n’est pas principal. Par conséquent, il ne saurait entrer en ligne de compte avec l’affinité extrême de l’hémoglobine pour l’oxygène : affinité telle qu 'elle suffit à dêpouillei ' presque en totalité d’oxygène un espace clos (Paul Bert).

En résumé, l’hématose n’est autre qu’un acte d’échanges gazeux.

Quant aux modifications apportées à l’air expiré par les échanges gazeux elles portent sur la température , sur la teneur en vapeur d’eau et sur la composition.

La température de l’air expiré tend, sans y parvenir, à se rapprocher de celle du corps. D’après les observations réitérées de W. Weyrich (1), elle atteint en moyenne 36° 35. Elle est d’autant plus basse que l’expiration a été plus accélérée*

L’air expiré (les expériences de Grehant en font foi) est saturé de vapeur d’eau. La quantité de vapeur d’eau exhalée par vingt-quatre heures, peut être évaluée à 500 grammes.

dédoublement produit par de simples conditions mécaniues. Telle est la conclusion à laquelle est arrivé M. G. Noël dans son Etude générale sur Us variations 'physiologiques du gaz et du sang. (Thèse de Paris, 1876.)

(1) Weyrich (W), Beobachtungen uber die unmer Miche Wasserausscheidung der Lungen, 186b.

A propos de l’influence des exercices de force sur l'élévation de la température du corps, et des conditions physiologiques, grâce auxquelles, le niveau normal de la température corporelle n’est pas dépassé, nous aurons à revenir sur ces importantes considérations.

La composition de l’air expiré diffère sensiblement de celle de l’air qu’on inspire.

Nous n’avons pas à signaler, une fois de plus, les remarquables expériences instituées par MM. Andral et Gavarret en vue de doser l’air sortant des bronches. Ges travaux, depuis longtemps classiques , ont une notoriété trop générale pour qu’il soit besoin d’insister.

Rapprochons seulement les notions positives que voici : la composition de l’air atmosphérique comprenant 20,9 pour 100 d’oxygène et 79,1 pour 100 d’azote, plus des traces d’acide carbonique et une proportion variable de vapeur d’eau, la composition de l’air expiré comprend : 15,4 d’oxygène, 4,3 d’acide carbonique, 79,3 d’azote.

Comme on le voit, l’air expiré a perdu une partie pour cent de son volume.

Le poumon recevant de l’air pur, et expulsant de l’air vicié, quel est , d'abord , le mode de distribution de l’air pur introduit dans le poumon par rapport à Vair vicié; quelle est, ensuite, la proportion d'air pur que le poumon continue à contenir après un mouvement respiratoire complet?

Le docteur Grehant (1) s’est chargé de la solution de ce double problème.

« Après deux mouvements, dit-il, l’un d’inspiration,.

(1) Grehant Du renouvellement de l'air dans les poumons de l'homme. (Compte rendu de l’Académie des sciences, 1862).

FONCTIONS RESPIRATOIRES, PHYSIOLOGIE 215 l’autre d’expiration égaux à un demi-litre , l’air introduit dans les poumons y est distribué d’une manière uniforme.

« Une respiration d’un demi- litre renouvelle mieux l’air dans les poumons, ajoute-t-il, que deux respirations de 300 centimètres cubes qui pourtant feraient ensemble 600 centimètres cubes. »

« Même en l’absence de tout mouvement respiratoire, fait remarquer de son côté M. Mathias Duval (1), il s’établit dans les ramifications des voies respiratoires une diffusion gazeuse telle que l’oxygène se dirige de haut en bas et l’acide carbonique de bas en haut. »

L’ensemble de ces phénomènes constitue la ventilation du poumon.

Pour que cette ventilation, cette aération du poumon se fasse d’une façon convenable, il faut 10 000 litres d’air pur aux poumons par 24 heures. Et l’homme jouissant d’une respiration normale consomme environ le quart de l’oxygène contenu dans l’air atmosphérique qui passe à travers sa poitrine.

En dernier lieu, quelles sont les modifications subies par le sang qui vient de traverser le poumon ?

11 est un fait d’observation : le sang qui n’a pas encore subi l’hématose est plus chaud que celui qui en a éprouvé les effets. En d’autres termes, la température du sang veineux est supérieure à celle du sang artériel.

Ce fait apporte une preuve de plus à l’appui de la doctrine qui ne voit dans les actes respiratoires qu’un simple échange de gaz entre l’air et le sang.

Si, en effet, le poumon était en réalité le siège d’une

(i) Mathias Duval, loco eitato, p. 263.

216 EFFETS PHYSIOLOGIQUES DE LA GYMNASTIQUE combustion, la température du sang artériel, c’est-àdire, de celui qui viendrait de passer par cette combustion, serait plus élevée que la température du sang veineux, lequel viendrait fournir à l’opération le combustible.

Quant à la couleur rutilante du sang artériel, elle est due à l’oxygénation de l’hémoglobine, de même que la coloration noire avec reflets verdâtres du sang veineux a pour cause la désoxygénation de l’oxyhémoglobine, ou, pour employer le terme technique, sa réduction.

Nous appelons, enfin, l’attention sur les quelques chiffres qui suivent et que M. Mathias Duval a rassemblés.

Constitué par les vésicules pulmonaires dont le nombre approximatif varié entre 1,700 àl, 800 millions, la surface respiratoire a une étendue d’environ 200 mètres carrés.

Les capillaires sanguins occupent les trois quarts de cette surface, soit 150 mètres carrés. Le poumon contient donc une nappe sanguine de 150 mètres carrés d’étendue et de huit millimètres (diamètre des vaisseaux capillaires) d’épaisseur. Cette nappe sanguine, en cette considération qu’elle se renouvelle incessamment, représente donc 20,000 litres de sang traversant le poumon par 24 heures. Dans le même laps de temps, il reçoit 10,000 litres d’air.

D’un autre côté, un homme exhale par heure au moins 16 litres d’acide carbonique, précisément de quoi vicier quatre mètres cubes d’air. Quatre mètres cubes d’air sont donc, au minimum, indispensables pour suffire aux besoins de la respiration. «Mais, tenant compte des diverses combustions et décompositions

qui se produisent autour de nous, et qui contribuent à vicier l’air, les hygiénistes ont plus que doublé ce nombre, et il est généralement admis que, pour que toutes les conditions de l’hygiène soient remplies, un homme doit disposer de 10 mètres cubes d’air pur par heure. »

III. Actes élémentaires. — Le sang est l’intermédiaire entre les tissus et l’air extérieur.

Il en pénètre les éléments anatomiques. Il y arrive chargé d’oxygène; il en sort chargé d’acide carbonique.

Plus un animal est sanguin, plus il y a d’oxygène dans son organisme.

Plus il y a d’oxygène en provision dans l’organisme d’un animal, plus la résistance à la privation d’air est considérable chez celui-ci.

M. Paul Bert est parti de ces faits d’observation pour expliquer la résistance de certains animaux plongeurs à l’asphyxie. Cette résistance, en effet, est due à ce que la grande quantité de sangque possède l’animal lui constitue un magasin d’air à l’état de combinaison.

Toujours est-il que le sang apporte l’oxygène aux éléments anatomiques des tissus. Or, en dépit d’arguments plus spécieux que solides, c’est bien réellement en entrant en contact avec ces éléments anatomiques, que l’oxygène du sang provoque les phénomènes d’oxydation dont l’ensemble a été, à bon droit, assimilé à une combustion.

Cette assertion repose sur deux bases : l’observation et l’expérience.

Considérant le sang artériel à son arrivée dans un organe et le sang veineux au moment où il en sort;

puis rapprochant les circonstances qui se présentent alors, de celles qui accompagnent le va-et-vient du sang dans le poumon, Claude Bernard (1) a été frappé du contraste.

Les actes physiologiques qui s’accomplissent sont, en effet, dans l’un et l’autre cas, diamétralement opposés. Le sang, dans le poumon, cède son acide carbonique et prend de l’oxygène. Dans l’organe, c’est son oxygène qu’il cède, et c’est de l’acide carbonique qu’il prend.

Ainsi que dans le poumon, l’échange s’établit dans l’organe ; mais il s’établit en sens inverse.

D’autre part, plus l’échange de gaz entre le sang artériel et les éléments anatomiques d’un organe est actif, plus la respiration du sang veineux sortant de cet organe est élevée.

Ce qui se passe dans les museles en est un exemple. Observé à l’état d’inertie (en paralysie), à l’état de repos (en tonicité), à l’état d’activité (en contraction), lé muscle fournit la preuve de ce fait, c’est que le mouvement (lequel entraîne mie dépense d’oxygène en rapport avec sa propre intensité), élève la température du sang veineux.

Le phénomène qui s’est produit est donc de tout point comparable à une combustion.

Par analogie avec le mode respiratoire des invertébrés, Spallanzani, Liebig, Valentin s’étaient tour à tour demandé si, abandonnés à l’air libre, les éléments anatomiques des vertébrés — lesquels ne different pas essentiellement de ceux des animaux de classe infé-

(1) Claude Bernard, leçons sur la chaleur animale , sur les effets de la chaleur et sur la fièvre.

rieure — ne se conduiraient pas de la même façon.

En d’autres termes, l’échange d’oxygène et d’acide carbonique ne saurait-il s’établir entre l’air atmosphérique et les éléments anatomiques de nos tissus, sans intermédiaire, et directement I

Les expériences entreprises à *ce sujet par M- Paul Bert ont tranché la question par l’affirmative.

On en peut résumer ainsi les conclusions :

1° Les divers tissus d’un même animal absorbent des quantités inégales d’oxygène ;

2° Le tissu musculaire est de tous celui qui montre la plus grande énergie respiratoire ;

3° L’absorption d’oxygène par les tissus augmente dans un milieu qui en contient une grande quantité.

Maintenant, veut-on le dernier mot de la science ? Deux questions se posent ; celles-ci :

D’abord, « en admettant une combustion, en peut-on localiser assez exactement le siège pour dire si elle se passe dans les éléments anatomiques eux-mêmes, ou dans les vaisseaux capillaires qui sont en rapport avec eux ? »

Ensuite , « les actes chimiques de la respiration consistent-ils en une combustion pure et simple, e’està-dire en une oxydation directe par l’oxygène du sang des matériaux assimilés par les tissus, ou plutôt ne se produit-il pas une série de dédoublements chimiques! »

Voici la réponse :: « La plupart des physiologistes tendent aujourd’hui à abandonner la formule selon laquelle les actes intimes de la respiration des tissus se réduiraient à des oxydations directes, sources des forces vives (travail musculaire) et de la chaleur produite par l’organisme . En présence des éléments

anatomiques, les principes immédiats sont dissociés.

abandonnent de l’acide carbonique et aussi d’autres composés qui empruntent de l’oxygène à l’hémoglobine pour se constituer, et cèdent leur énergie aux éléments musculaires.

« Ces dissociations, mutations ou dédoublements sont effectués avec le concours de l’oxygène et sont évidemment impossibles sans lui. » (1)

VI. Conditions modificatrices de la respiration. — Les principales causes de variations dans les résultats généraux de la respiration sont : la stature, le travail musculaire , le sommeil , le régime alimentaire, l’âge, le sexe, la température, le caractère artificiel de l’atmosphère, et la pression atmosphérique dans ses fluctuations naturelles.

Un mot seulement sur chacun de ces points.

Stature. — Il est d’observation que la quantité d’oxygène absorbé et d’acide carbonique exhalé par un animal de petite taille est beaucoup plus considérable que par un animal de taille supérieure.

Il est d’observation aussi qu’entre la température du sang et la puissance locomotrice d’une part, -et d’autre part, l’activité respiratoire, la relation est directe. C’est pourquoi la respiration des oiseaux, par exemple, est, par rapport à celle des mammifères, d’une énergie beaucoup plus grande.

Travail musculaire. — Pendant l’action, la quantité d’oxygène absorbée est, de même que la quantité d’acide carbonique exhalé, plus considérable que pendant le repos. Tous les observateurs, <

(1) Mathias Duval, loco citato p. 271, 272,273.

depuis Lavoisier et Seguin, jusqu’à Prout, Schmidt, Sczelknow, sont d’accord sur ce point.

Sommeil. — L’accord n’est pas moins grand entre les auteurs pour signaler, pendant le sommeil, une dimiuution dans l’exhalation de l’acide carbonique.

Les recherches récentes de Pellenkofer et Voit ont précisé ces rapports. Il en résulterait que, dans les circonstances ordinaires, pour 100 parties d’acide carbonique exhalées en 24 heures, 58 le sont pendant le jour et 42 pendant la nuit. De plus, si le travail musculaire a été énergique pendant le jour et, par suite, l’exhalation de l’acide carbonique considérable, elle tombe, la nuit notablement. Alors le rapport entre l’exhalation nocturne et l’exhalation diurne au lieu d’être celui de 7 à 10, devient celui de 4 à 10.

Régime alimentaire. — Il va de soi que l’influence modificatrice du régime sur la respiration ne peut manquer d’être considérable.

En substance, la voici : 1° La diète, l’inanition produisent une diminution notable dans l’exhalation d’acide carbonique; 2° le travail digestif provque une absorption d’oxygène et une exhalation d’acide carbonique plus considérables ; 3° l’ingestion de principes hydrocarburés détermine une production plus abondante d’acide carbonique; 4° l’ingestion de matières albuminoïdes et de. graisse favorise la production de l’oxygène.

Age. — Le sang de l’enfant et celui du vieillard renferment une quantité de globules moindre que celui de l’adulte.

Or, comme par son affinité pour l’oxygène, la matière colorante du globule — l’hémoglobine . — est l’agent d’absorption de ce gaz, il s’ensuit que moins

le sang contient de globules, plus l’absorption de l’oxygène est faible. C’est le cas de l’enfant et celui; du vieillard.

D’après les professeurs Andral et Gavarret (1) l’exhalation de l’acide carbonique va en augmentant jusqua l’âge de trente à quarante ans ; puis elle commence à décliner.

Sexe. — Également étudié par Andral et Gavarret, l’influence du sexe sur l’activitée de la respiration est primordiale.

Chez la petite fille, comme chez le petit garçon, la quantité d’acide carbonique exhalé va en progressant en même temps que l’âge. Cette progression continue, chez l’homme, jusqu’à trente ou quarante ans. Chez la femme, elle s’arrête brusquement à l’âge de la puberté pour reprendre son cours à celui de la ménopause (2). Vers soixante ans, elle diminue d’une façon graduelle et définitive.

Température. — L’élévation de la température du corps est une condition de suractivité pour les combustions internes et par conséquent de surcroît pour l’exhalation d’acide earboniqne.

A Rabaissement de la température corporelle correspond, au contraire, une diminution dans la quantité d’acide carbonique exhalé.

D’une manière générale, selon M. Mathias Du val (31,

(1) 'Andral et Gavarret, Recherches sur la quantité d'acide carh‘ >nique exhalé par le poumon dans l'espèce humaine. (Annales de chi ide et de physique).

(2) Ménopause. Étym : p)v mois ; et rauatç, cessation: Cessation des" fonctions menstruelles. Age critique de la femme.

(3) Mathias Düval, loco citato, p. 279.

l’abaissement de la température extérieure nécessitant des combustions internes plus actives, augmente l’absorption de l’oxygène et l’élimination d’acide carbonique.

; Aussi, Schmith a-t-il constaté que durant l’été la quantité d’acide carbonique exhalé en un temps donné est généralement de 20 0/0 moindre que dans l’hiver.

Atmosphères artificielles. — On entend par atmosphères artificielles, celles dont la composition en azote, acide carbonique, oxygène a été intentionnellement modifiée en vue d’expériences à instituer et à suivre.

Sur ce chapitre, notons seulement ceci :

1° Les 79 0/0 d’azote que contient l’air atmosphérique ne jouent, pour ainsi dire, aucun rôle dans la respiration;

2° L’excès d’acide carbonique détermine les accidents de l’asphyxie ;

3° L’excès d’oxygène ne cause ni gêne ni inconvénient, L’homme éprouve même, dans une atmosphère d’oxygène pur, un sentiment de bien-être particulier et une aisance inattendue dans les mouvements.

Pression atmosphérique. — L’étude de l’influence de la pression atmosphérique sur la respiration comprend deux termes, opposites, selon qu’il se produit dans sa pression une élévation ou un aba'ssement. Dans le premier cas, la quantité d’oxygène répandue dans l’atmosphère est plus forte ; dans le second, elle est. plus faible.

A un degré suffisamment, élevé de condensation, l’oxygène exerce sur l’économie une action toxique (P. Bert), Des convulsions analogues à celles que provoque la strychnine et, chose curieuse, une atténuation soudaine des actes physiologiques qui consti-

tuent la combustion respiratoire, caractérisent cette action.

Séquestré dans une atmosphère qui ne se renouvelle pas, tout animal succombe. Si l’on prend soin de purger intégralement cette atmosphère de l’acide carbonique que l’animal exhale, celui-ci ne meurt qu’après avoir épuisé la majeure partie de l’oxygène contenu dans le milieu confiné où il est plongé.

Dans les ascensions en ballon ou sur les hautes montagnes, les malaises particuliers auxquels les: explorateurs sont sujets tiennent précisément à ce que, dans l’atmosphère raréfiée où ils respirent, la quantité d’oxygène se fait insuffisante pour la réparations de forces et l’entretien de la chaleur.

Le mode d’activité propre aux éléments nerveux qui animent l’appareil respiratoire serait un sujet d’étude du plus haut intérêt. Par malheur, les considérations sans nombre auxquelles semblable étude: se prête nous conduirait fort loin du programme défini que, nous nous sommes imposé. Nous nous abstiendrons donc.

Nous répéterons seulement que les muscles qui effectuent les mouvements respiratoires sont animés : le diaphragme par le nerf phrénique, les muscles du tronc par les nerfs intercostaux thoraciques et abdominaux.

Nous rappellerons le rôle si remarquable que joue le nerf pneumo-gastrique dans la fonction respiratoire, en raison des fibres motrices (allant du bulbe au poumon) et des fibres sensitives (allant du poumon au bulbe) qu’il contient.

Et nous terminerons en signalant les actions ré-

fiexes (1), par lesquelles les nerfs sensibles de l’appareil respiratoire peuvent modifier les actes musculaires de l’appareil de la circulation. Ainsi, du moins, sera mise en évidence l’étroite solidarité qui règne entre les fonctions du poumon et celles du cœur.

(t) Réflexe , se dit de certains mouvements qui succèdent à des sensations ou à des phénomènes de sensibilité sans conscience.

Colline au, Gymnastique.