CHAPITRE V

Définitions. — Divisions : I. Aotes pulmonaires. — Élasticité du poumon. — Mécanisme de l’Inspiration : rôle passif du poumon; rôle actif des parois thoraciques ; rôle du diaphragme. — Types respiratoires. — Mécanisme de l’Expiration, son caractère passif : rôle actif de l’élasticité pulmonaire, rôle actif des parois thoraciques. — Du rhythme respiratoire et des circonstances qui le modifient. — Pression comparée de l’air extérieur et de l’air contenu dans la poitrine. — Oscillations de la pression du sang dans les vaisseaux.

— Du double rôle des voies aériennes dans la respiration. — De la capacité pulmonaire. — II. Aotes sanguins . — Présence de gaz dans le sang et état de ces gaz. — De l’Hématose, échange de gaz entre l’air et le sang, nature chimique des phénomènes. — De la ventilation du poumon. — Dosage de l’air pur nécessaire à l’homme. — III. Aotes élémentaires. — Rôle du sang dans la respiration. — Combustion respiratoire, son siège. — Fonctionnement respiratoire dés éléments anatomiques des tissus. — Action prépondérante de l’oxygène dans les mutations et dédoublements effectués au contact du sang et des éléments anatomiques. — IV. Conditions modificatrices de la respiration. — Stature. — Travail mus culaire. — Sommeil. — Régime alimentaire. — Age. — Sexe. — Température. — Atmosphères artificielles. — Pression atmosphérique.

— Fonctions nerveuses, innervation.

Emprunt d’oxygène à l’air ambiant, rejet dans l’air ambiant d’acide carbonique, voilà le dernier mot de la respiration.

Cet échange est le produit d’une série d’actes dont le poumon, le sang et les éléments anatomiques sont les facteurs.

En conséquence, le docteur Mathias Duval (1), divise l’étude de la respiration en trois articles .

(1) Mathias Duval, Nom. Met. de médecine et de chirurgie prat. Art. respiration, p. 213, Paris 1882.

Le premier comprend les actes pulmonaires : phénomènes mécaniques et chimiques déterminant le contact du sang et de l’air dans le poumon et résultant de ce contact.

Les actes sanguins : — particularités en vertu desquelles le sang devient alternativement le véhicule de l’oxygène (sang artériel) et de l’acide carbonique (sang veineux) — composent le second.

Le troisième consiste dans l’étude des actes élémentaires, c’est-à-dire des échanges qui s’établissent entre le sang et les éléments anatomiques des tissus.

Les conditions qui se rattachent aux modifications que l’âge, le sexe, la pression atmosphérique, la pression extérieure, etc., peuvent apporter dans l’accomplissement des actes respiratoires proprement dits, font logiquement l’objet d’un article complémentaire.

Ce classement des faits va servir de guide à notre exposé.

I. Actes pulmonaires. — Les actes qui concourent à produire, dans le poumon, le contact entre l’air et le sang, sont d’ordre mécanique; ils ont trait à l’inspiration et à l’expiration.

Les actes qui résultent de ce contact sont d’ordre physico-chimique. Ils ont trait aux échanges de gaz qui s’établissent entre l’air et le sang. On les englobe sous la désignation générique à! hématose (1).

Phénomènes mécaniques. — Il est une propriété du poumon sur l’importance capitale de laquelle on ne saurait trop insister. C’est à elle que les phénomènes

(1) Hématome, étjm. : AîfMfaooiç, de «%«, sang (Littré).

FONCTIONS RESPIRATOIRES, PHYSIOLOGIE 199 d’ordre mécanique dont cet organe est le siège, doivent leur liberté et leur ampleur.

Cette propriété, c’est Y élasticité.

Personne n’ignore que si l’on ouvre le thorax d’un mammifère, le poumon se rétracte ; de même que si on l’insuffle, il se dilate dans des proportions considérables, à la manière d’un ballon en caoutchouc, pour se dégonfler ensuite peu à peu, lorsqu’on l’abandonne à lui-même.

Quelle est la mesure de cette force ?

Donders, en 1853, l’a évaluée avec une rigoureuse précision. La force de rétraction fait équilibre à une colonne d’eau de 5 à 8 centimètres. La force d’expansion fait équilibre à une colonne d’eau de 24 centimètres , le poumon étant extrait du thorax et convenablement insufflé.

Les recherches du docteur L. Oger (1) et celles du docteur d’Arsonval (2) ont montré que l’innervation du poumon, laquelle a pour agent intermédiaire la tonicité musculaire, entre pour une part dans la puissance d’élasticité de l’organe.

Dans Y inspiration, le rôle du poumon est purement passif.

En se contractant, les muscles qui dilatent la poitrine l’entraînent et le distendent en lui faisant violence, à proprement parler. L’air, alors, s’engouffre dans la trachée, et comble le vide qui vient de se former.

La dilatation de la cage thoracique se fait selon ses diamètres antéro-postérieur et transversal, par le jeu

(1) Oger Louis. Thèse de Strasbourg.

(2) D’arsonval, Recherches théoriques et expérimentales sur le rôle de C élasticité du poumon, Paris, 1877.

des côtes et du sternum; selon son diamètre vertical, par le jeu du diaphragme.

Pour faire saisir le mécanisme du déplacement du sternum, on a recours à une image très expressive.

On le compare au montant d’une échelle dont la colonne vertébrale serait l’autre montant et dont les barreaux obliques seraient les côtes. En revenant vers la ligne horizontale, les barreaux écarteraient l’un de l’autre les deux montants. Mais un seul de ces montants — le sternum — étant mobile, seul il obéit au mouvement de projection. De plus, la longueur des barreaux inférieurs, c’est-à-dire, celle des côtes inférieures dépassant la longueur des barreaux supérieurs, ce n’est pas seulement un mouvement d’écartement, c’est un mouvement de bascule qui s’effectue.

Il s’ensuit que le diamètre antéro-postérieur du thorax s’accroît dans l’inspiration et que cet accroissement porte surtout sur le plan qui correspond à la partie inférieure du sternum.

Quant aux côtes, en raison de leur courbure, -elles cèdent, en s’élevant soüs l’action des muscles dilatateurs de la poitrine, à un mouvement de rotation auquel se prêtent, en se tordant légèrement sur eux-mêmes, les cartilages costaux.

De la sorte, le diamètre transversal du thorax se trouve momentanément amplifié.

Les muscles qui concourent à l’accomplissement des mouvements d’inspiration sont dits muscles inspirateurs. Sous le rapport fonctionnel, ils méritent d’être classés en deux groupes : les uns entrant en activité, si modérée que soit l’amplitude de l’inspiration, les autres n’intervenant que dans le cas d’inspiration forcée.

Les premiers sont : les surcostaux , les scalènes, le petit dentelé postérieur et supérieur. Ils prennent tous leur insertion fixe sur la colonne vertébrale.

Au nombre de cinq de chaque côté, ceux du deuxième groupe sont le sterno-cleido-mastoïdien , le grand dentelé , le grand pectoral , le petit pectoral et le grand dorsal.

Ils prennent leur insertion, soit sur la nuque, soit su r la racine du membre supérieur, et, moteurs ordinaires de l’épaule ou de la tête, ne servent à l’inspiration qu’exceptionnellement .

La liste d’agents locomoteurs qui précède serait incomplète si l’on n’y ajoutait, en appelant sur eux l’attention, les muscles intercostaux.

En quoi consiste leur action? Nulle question n’a plus exercé la sagacité des physiologistes. Il ne s’est pas produit dans la science, sur ce sujet, moins de six théories adverses signées, chacune, des noms les plus illustres. Il ne nous appartient pas d’en entreprendre la critique. Nous n’avons même pas à prendre parti. Avec M. Mathias Duval (1) nous dirons simplement que, par leur action prédominante, les muscles intercostaux internes et externes nous paraissent devoir être classés parmi les inspirateurs.

L’ampliation de la cavité thoracique, dans le sens vertical, est due à la contraction du diaphragme.

Sa forme rappelle celle d’une voûte. Cette voûte s’affaisse quand il se contracte ; or il se contracte à chaque inspiration.

Son rôle est celui d’un piston dont le corps de pompe serait le thorax.

(1) Mathias Duval, loco citato , p. 222.

Dans ses contractions, son centre voûté s’abaisse ; et, en même temps, sa périphérie s’élève. Mais, par sa périphérie, il prend insertion sur les côtes. Il est donc nécessairement élévateur de celles-ci.

Entrevue par Beau et Maissiat (1), cette vérité a été consacrée par les expériences graphiques de M. Paul Bert (2).

Dans le but de déterminer si les contractions du diaphragme sont simultanées à celles des moteurs des côtes, le professeur Marey et le docteur Carlet ont, chacun de leur côté, institué d’ingénieuses expériences ; mais ne sont pas parvenus à une concordance parfaite d’opmion.

M. Marey admet le synchronisme dans la presque universalité des cas. M. Carlet lait ses réserves pour certaines circonstances dont la réalisation exceptionnelle,. à ses yeux, constituerait le type respiratoire régulier.

Ici se pose une question, au point de vue spécial qui nous occupe, pleine d’intérêt.

Des muscles qui concourent à l’inpiration, l’un, le diaphragme produit l’ampliation du diamètre vertical du thorax ; insérés sur la poitrine, les autres produisent l’ampliation des diamètres transversal et antéro-postérieurs. — Sous le rapport de l’intensité d’action, de quel côté est la prédominance ?

D’abord, à cet égard, il n’y a rien d’absolu. Haller avait distingué deux types respiratoires : le type

(1) Beau et Maissiat, Recherches sur le mécanisme des monuments respiratoires, (Archives générales de médecine, 1842-43). - (2) Paul Bert, Laçons sur La Physiologie composée de la Respiration , Paris, 1 870, 1 vol. in-8°, avec figures.

pectoral , dans lequel se fait sentir la prédominance d’action des muscles insérés sur le thorax et celle de la dilatation des diamètres transversal et antérosupérieur; le type abdominal , avec prépondérance d’action du diaphragme et de la dilatation du diamètre vertical.

D’après Beau et Maissiat qui en ont distingué trois : le premier, type abdominal de Haller, se rencontrerait chez l’enfant de l’un et l’autre sexe et chez l’homme ; [e second, costo-inférieur caractérisé par l’ampleur du mouvement des côtes les moins élevées, serait propre à l’homme adulte ; le troisième, costo- supérieur caractérisé par l’ampleur du mouvement dont les côtes les plus hautes sont le siège serait propre à la femme.

La déduction est facile. Les exercices gymnastiques de nature à favoriser le développement de la poitrine, auront pour effet de solliciter, chez la femme, les mouvements respiratoires du type costo-supérieur qui lui est particulier, et, par suite, de mettre en jeu les muscles qui prennent leurs insertions sur la partie supérieure du thorax, les pectoraux notamment. La suractivité fonctionnelle imprimée aux pectoraux par la gymnastique aura pour conséquence d’en développer le volume et d’en accroître le relief.

Dans le mécanisme de Y expiration, la passivité domine.

L’effort d’expansion que viennent d’accomplir le thorax et le poumon fait place à un mouvement général de . retrait. Tout à l’heure contractés, les muscles de la poitrine et le diaphragme se relâchent. Les parois thoraciques reviennent sur elles-mêmes.

Sollicitée, l’instant d’auparavant, dans le sens de l’expansion, l’élasticité pulmonaire, elle, persiste dans

son rôle actif. Seulement, elle le remplit dans le sens inverse, dans celui de la rétraction.

Les parois thoraciques sont, à proprement parler, attirées par le poumon tendant à reprendre son volume naturel, et ne cédant qu a une résistance supérieure.

Ce que nous disons là s’applique à l’expiration qui s’effectue dans le calme; quand l’expiration est forcée, les choses ne se passent plus ainsi. Les muscles, nombreux et puissants : — Sous costaux — Triangulaire du sternum — petit dentelé postérieur et inférieur — grand dentelé dans sa partie supérieure obliques transverse et grand droit de l’abdomen — disposés pour comprimer le thorax, interviennent. La compression des viscères contenus dans l’abdomen refoule le diaphragme en haut. L’air est brusquement expulsé de la poitrine.

Les circonstances de nature à nécessiter l’expiration forcée sont de tous les instants. L’effort, le cri, l’éternuement, la toux, l’émission de la parole y font un appel énergique et incessant.

Une inspiration et une expiration composent par leur ensemble un mouvement respiratoire. On entend par rhythme respiratoire, la vitesse avec laquelle, pour une unité de temps, les mouvements respiratoires se succèdent.

Dans des conditions de respiration calme , la durée de l’inspiration et celle de l’expiration sont inégales. L’inspiration est courte et s’effectue en un seul temps. L’expiration s’effectue en deux temps; le premier est brusque et rapide, le second plus doux, et progressivement plus lent.

Dans les circonstances habituelles de la vie, la longueur respective des deux actes qui composent un

FONCTIONS RESPIRATOIRES, PHYSIOLOGIE 205 mouvement respiratoire subit, pour la commodité, une multitude de variations.

Dans le chant, par exemple, dans la lecture à haute voix, l’inspiration est, avec intention, rendue aussi courte et l’expiration aussi prolongée que possible. Ainsi, la durée de l’inspiration étant représentée par 1, celle de l’expiration peut être représentée par 7 dans la lecture; et par 15 et même 16 dans léchant.

Chez l’homme adulte, le rhythme respiratoire, c’està-dire la vitesse avec laquelle se succèdent les mouvements de la respiration dans les circonstances ordinaires et dans l’unité de temps, en amène seize à dix-huit fois la répétition par minute.

Ces chiffres, naturellement, n’ont rien d’absolu. Loin de là., ils sont sujets à de nombreuses et profondes fluctuations.

D’après Quetelet, le rhythme respiratoire serait de 44 mouvements par minute chez le nouveau -né, de 26 chez l’enfant de cinq ans, de 20 chez l’adolescent, de 18 chez l’adulte.

La course l’accélère. Le sommeil le réduit à 13 ou 14. Enfin, l’attitude elle-mê^ne n’est pas sans influence sur sa célérité. « D’après les observations que Gay a faites sur sa propre personne, dit M. Mathias Duval, ce chiffre était de 13 quand il était couché, de 18 à 19 quand il était assis, de 22 quand il était debout. »

L’influence extrêmement importante, sous ce rapport, delà Gymnastique aura à nous arrêter.

Pendant que les mouvements de la respiration s’accomplissent, la surface extérieure du poumon est animée elle-même d’un mouvement de va-et-vient que facilite singulièrement le glissement réciproque des

deux feuillets de la plèvre, et qui est surtout sensible à la base sur les points correspondants à la périphérie du diaphragme.

A chaque inspiration, un air plus ou moins riche d’oxygène s’engouffre jusque dans les alvéoles des lobules; à chaque expiration, un air chargé d’acide carbonique est expulsé.

Une expérience de M. P. Bert prouve qu’il y a défaut d'équilibre entre la pression de l’air extérieur et celle de l’air, contenu dans le poumon, Pendant l’inspiration et pendant l’expiration, la différence se produit en sens inverse. Pendant l’inspiration, il y a compression de l’air extérieur. Pendant l’expiration, il y a compression de l’air contenu dans la poitrine. En d’autres termes, pendant la durée de l’inspiration, sa pression est moindre dans la cavité pulmonaire^qu’à l’extérieur. Pendant la durée de l’expiration, c’est le contraire.

Mais ce n’est pas tout. Dans les parois des alvéoles, se trouve un réseau très serré de vaisseaux formant une large nappe sanguine; et c’est, nous l’avons dit, dans cette nappe sanguine que l’hématose se produit. Eh bien, l’ampliation du thorax, pendant l’inspiration, détermine dans la profondeur des lobules un vide relatif; et, si imparfait soit-il, ce vide a pour effet d’abaisser la pression du liquide sanguin dans les vaisseaux et d’accroître la perméabilité du parenchyme pulmonaire, c’est-à-dire, d’y favoriser l’afflux du sang.

Sur les organes delà circulation, les effets des variations observées pendant l’inspiration et l’expiration dans les pressions intrathoraciques, ne sont pas moins dignes d’intérêt.

Ainsi, par suite du vide thoracique, les oreillettes du coeur se trouvent transformées en pompes aspi-

FONCTIONS RESPIRATOIRES, PHYSIOLOGIE 207 rantes, et leur action se traduit à son tour par un abaissement de pression dans les veines.

Sur les artères, l’influence de la respiration varie selon que celle-ci affecte le type pectoral ou le type abdominal.

Dans le premier cas, il se produit un abaissement de pression dans les artères pendant l’inspiration, et une élévation dépréssion pendant l’expiration.

Dans le second cas, ce sont les phénomènes inverses qui se manifestent.

Quel est, maintenant, le rôle joué par les voies ■aériennes : narines et fosses nasales — pharynx — larynx — trachée dans la respiration ?

Ce rôle est double. Il est physique et il est mécanique à la fois.

Lubréfier l’air extérieur et en élever la température à son arrivée au poumon, voilà leur rôle physique.

Se dilater pendant l’inspiration pour livrer un large passage à l’air extérieur se rétrécir pendant l’expiration pour activer l’expulsion de l’air qui a parcouru le poumon, voilà leur rôle mécanique.

Pour en finir avec l’étude des phénomènes mécaniques de la respiration, quelle est la quantité d’air que peuvent contenir les poumons, quelle est la capacité ?

Laqu estion est plus complexe qu’il ne semble au premier abord.

Il est une foule de circonstances individuelles. stature, âge, dimensions de la poitrine, souplesse de ses parois, etc. qui peuvent modifier les données du problème. Cependant, si nous tenons compte de la rigueur des méthodes adoptées aujourd’hui pour mesurer avec précision la capacité pulmonaire, nous

208 EFFETS PHYSIOLOGIQUES DE LA GYMNASTIQUE sommes en droit de considérer les chiffres qu’on énonce comme très voisins de l’exactitude.

Voici d’ailleurs, en peu de mots, comment les observateurs contemporains ont procédé.

A chaque mouvement respiratoire, il est inspiré et expiré une certaine quantité d’air. On appelle air courant cette quantité.

Mais, par une inspiration exagérée au maximum , une masse d’air dépassant d’une certaine quantité celle de Y air courant, peut être introduite dans le poumon. On appelle air complémentaire cette nouvelle quantité qui peut être inspirée en plus de l’air courant.

D’un autre côté, par une expiration exagérée, au maximum, une masse d’air dépassant d’une certaine quantité celle de l’air courant peut être expulsée de la poitrine. On appelle air de réserve cette nouvelle quantité qui peut être expirée en plus de l’air courant.

Enfin, après cette expulsion de tout ce qu’il est possible de chasser d’air du poumon, il en reste encore une certaine quantité dans les profondeurs de son parenchyme. On appelle air résidual ou de résidu cette quantité qui, en dépit de l’effort expiratoire maximum, continue d’occuper le poumon.

En conséquence, l’étude de la capacité pulmonaire consiste à déterminer le volume de Y air courant (K), de Y air complémentaire (B), de Y air de réserve (C), de Y air' résidual (D) et à faire la somme de ces volumes: A + B + C + D.

Eh bien, on peut représenter l’air courant comme égal à un demi-litre; l’air complémentaire et l’air de réserve comme égaux chacun à un litre et demi; et l’air résidual comme égal à un litre.

La somme totale, c’est-à-dire, la quantité d’air qui

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