CHAPITRE III

Physiologie et barométrie médicale.

§ 1. Rapport de la densité de l'air respiré avec l'altitude.

La pression barométrique de Mexico est de 0,585 millimètres. Il s'ensuit qu'un litre d'air pesant, au niveau des mers, 43 décigrammes, ne pèse plus qu'un gramme dans cette capitale. L'oxygène figure dans l'un et dans l'autre cas pour la proportion de 23,01 pour cent; ce qui nous donne 299 milligrammes pour le poids d'un litre d'oxygène au niveau des mers, tandis que ce chiffre se trouve réduit à 230 milligrammes pour la hauteur de Mexico.

Constatons donc une différence de 69 milligrammes par litre au préjudice de cette localité.

En admettant maintenant comme exact le calcul qui a évalué à 16 le nombre d'inspirations que fait un homme dans une minute , nous remarquons que la consommation d'air est de 8 litres dans cet intervalle de temps, et, par conséquent, de 480 litres dans une heure. Mais nous avons déjà constaté pour Mexico une perte d'oxygène de 69 milligrammes par litre. Il est donc incontestable que, dans cette capitale, on perd le bénéfice de 33 grammes d'oxygène par heure, ou de 794 grammes par jour.

Ce calcul est indubitablement exact en théorie, et il l'est probablement en réalité pour ce qui regarde la respiration nocturne. Il ne s'écarte môme pas beaucoup de la vérité pour quelques journées humides et nébuleuses de la saison des pluies. Mais, pour l'ordinaire, les couches inférieures de l'air, considérablement dilatées au conlact d'un sol échauffé par les ardeurs solaires, ne présentent qu'un oxygène dont la raréfaction est extrême. Des expériences directes pourraient seules nous dire ce qu'on respire alors. Dès à présent nous savons, par suite d'analyses consciencieusement faites par des hommes pratiques, que l'endosmose respiratoire est diminuée au milieu d'une atmosphère dont la densité est amoindrie par la chaleur au niveau des mers. Nous sommes donc autorisé à croire que cette grande raréfaction de l'air de l'Anahuac, sous l'influence du soleil, s'ajoutant à celle qui est la conséquence directe de l'élévation, impose une difficulté sérieuse à l'accomplissement de la fonction respiratoire. Ces deux causes réunies doivent môme diminuer l'endosmose dans des proportions qui dépassent de beaucoup ce que pourrait nous faire croire l'appréciation mathématique que nous donnons plus haut.

S'il en fallait une autre preuve, nous la trouverions, à la saison des fortes chaleurs, dans les phénomènes saisissants que nous voyons se présenter chez les résidents de ces climats exceptionnels. Dans les mois de mars, avril et mai, le soleil est très-vif pendant le jour; Pair est extrêmement sec. La paresse muscu-

laire est très-grande à cette époque de l'année. La figure pâlit; le pouls est déprimé ; on a des suffocations, des vertiges; et nous verrons plus loin que là se place aussi la saison redoutable des maladies les plus graves et le plus promptement mortelles.

Il est vrai que M. Regnault, dans ses belles expériences sur les atmosphères artificielles, a trouvé que les animaux exhalaient les mêmes quantités d'acide carbonique, quelles que fussent les proportions d'oxygène inspiré. 11 ne faut pas en tirer la conclusion que l'homme devrait vivre à l'aise dans les atmosphères les plus appauvries. Les expériences n'ont pas signalé les limites compatibles, dans ce sens, avec la vie. M.Gavarretlui-même,sihabileappréciateurdetoutes ces questions de chimie vivante a gardé le silence sur ce point intéressant. Il se contente de donner l'appui le plus formel et le plus explicite aux travaux des expérimentateurs, en disant:... «Les expériences de Lavoisier l'avaient déjà démontré, et celles de M. Regnault ont mis ce fait hors de toute contestation ; quelque forte que soit sa proportion dans les atmosphères artificielles créées autour des animaux, la consommation d'oxygène reste la même (1). »

Il ne faut pas donner aux expériences et aux affirmations de ces professeurs célèbres une valeur absolue dans le sens qui nous occupe. M. Gavarret prononce les paroles que nous venons de citer dans un paragraphe de son ouvrage, dont le but principal est

(lj De la chaleur produite par les êtres vivants, p. 262. Paris,

de prouver que la fixation de l'oxygène dans le sang n'est pas uniquement le fait d'une dissolution, mais plutôt la conséquence d'une action chimique d'affinité entre ce gaz et les globules. Quoi qu'il en soit, alors, de la justesse de ces assertions, il serait faux d'affirmer que l'hématose soit indifférente à l'état de densité dans lequel l'oxygène se trouve à l'extérieur des animaux. Il a été constaté, en effet, comme le dit M. H. Milne-Edwards que, « quand un animal est a placé dans une atmosphère où la tension de l'oxy- « gène est nulle ou extrêmement faible, non-seule- « ment il n'en absorbe pas (ce qui va de soi), mais il « en exhale (1). » Il est donc hors de doute qu'à un point non déterminé de raréfaction extérieure, l'endosmose de l'oxygène commence à s'altérer.

Les expériences, d'ailleurs, comme nous l'avons déjà dit, ont été concluantes relativement à la respiration d'un air raréfié par la chaleur, au niveau des mers, et il n'est malheureusement pas rare de voir les phénomènes d'une véritable asphyxie et la mort par excès de sang veineux chez des personnes soumises à une atmosphère trop réchauffée par les ardeurs solaires.

Nous pouvons, en outre, citer à l'appui de nos idées un esprit judicieux, un expérimentateur habile dont personne ne saurait nier la haute compétence dans les matières que nous traitons.

M. Filhol, dans un remarquable travail (-2), a fait

(1) Leçons de physiologie.

(2) Recherches sur les eaux minérales des Pyre'nées. Paris, 1853.

JOIRDANET. 4

l'analyse de l'air recueilli dans l'atmosphère des piscines, des éluves et des salles de douches. Il a constaté la diminution de l'oxygène sous l'influence de l'hydrogène sulfuré qui s'exhale de l'eau minérale, et il s'en préoccupe sérieusement au point de vue de l'hématose qu'il juge en devoir être ralentie. Or, il est bien intéressant pour notre sujet d'examiner quel est le degré de diminution de l'oxygène qui excite l'attention du professeur distingué de Toulouse.

« Concernant l'oxygène, dit-il, le calcul démontre que sa proportion qui est, dans 100 parties d'air, de 20,80 pour 79,20 d'azote, a sensiblement diminué, puisqu'elle est descendue dans les salles de douches à 19,20.

« Or, comme 320 litres d'air normal contiennent 66,55 d'oxygène ; que 320 litres de Pair de la piscine n'en doivent contenir que 62,40, l'oxygène passé dans la poitrine de l'homme, et en une heure de séjour dans cette piscine, sera moindre de 4 litres 26 centilitres.

« La différence serait encore plus grande dans l'étuve, et encore plus grande dans le cabinet de douches. La température élevée contribue aussi à la diminution de la quantité normale de l'oxygène dans une atmosphère, toutes autres choses égales, à cause de la dilatation de l'air. Ainsi, par exemple, 320 litres d'air à 26 degrés au-dessus de zéro ne représentent que 308 litres 7 cent, d'air à 16 degrés. Or, ces 308 litres d'air ne contiennent que 60,19 centi-

litres d'oxygène. Ce seraient 7,37 d'oxygène qui passeraient de moins en une heure dans la poitrine de notre adulte. »

Telles sont les préoccupations de M. Filhol. Comparons maintenant ses chiffres aux nôtres, et, lui faisant grâce du surcroît de dilatation de l'air par l'intervention de la chaleur, acceptons son chiffre de 7,37, sans avoir recours pour les nôtres à l'influence de la température.

Acceptons aussi le chiffre de M. Filhol de 320 litres d'air consommés par heure par la respiration. L'oxygène y étant contenu dans la proportion de 20,80 0/0, l'homme respire au niveau des mers 66 litres de ce gaz. Si nous nous élevons à la hauteur de Mexico, où les baromètres ne marquent plus que 585 millimètres, la densité de l'air ne sera plus que les M^5- de ce qu'il est au niveau des mers; d'où il suit que 66 litres d'oxygène ne représenteront plus que 51 litres de ce même gaz, à la hauteur de Mexico; soit une différence de 15 litres.

Nous en concluons que l'individu qui se trouve dans la vallée de Mexico, à ne calculer sa respiration que sur 320 litres d'air par heure, perd le bénéfice de 15 litres d'oxygène dans cet espace de temps. De sorte que si M. Filhol se préoccupe avec fondement d'un déficit de 7,37, on ne pourra pas trouver mauvais que nous donnions une attention sérieuse à une diminution qui dépasse ce chiffre dans une proportion si considérable.

D'autant que cette diminution porte, non pas,

comme celle de M. Filhol, sur quelques instants de séjour dans une atmosphère exceptionnelle, mais sur la vie tout entière. Ce ne sont pas alors 15 litres par heure, mais 365 litres par jour, mais 134,290 litres par an.

Quoi qu'il en soit, et malgré les expériences de M. Regnault, M. Filhol considère la diminution de l'oxygène de l'air comme une cause sérieuse d'altération de l'hématose. Nous sommes de son avis, et nous pensons que M. Regnault lui-même serait bien loin d'ajouter foi au résultat de ses expériences, s'il fallait en étendre l'importance à un séjour trèsprolongé des animaux dans ses atmosphères artificielles. Plongés pour quelques heures dans ces milieux anormaux, ils peuvent trouver dans les perfections habituelles et non encore altérées du jeu de leurs poumons, des ressources qui corrigent un moment les mauvaises influences dont ils sont entourés ; mais comprend-on que ces animaux pussent vivre leur vie entière à l'aide de ces respirations que l'art combine à sa guise, et qu'ils y puiseraient sans cesse les éléments d'une combustion physiologique normale? Nous ne le croyons point, et M. Regnault ne le croit certainement pas plus que nous.

Si, des considérations qui se déduisent de la diminution de densité dans l'atmosphère, nous passons maintenant à celles qui ressortent de la pression barométrique, la question prend un intérêt beaucoup plus considérable. Dans une première édition de ce livre, nous avons manifesté nos convictions à cet

égard, en donnant à 1 appui les preuves trop élémentaires qui pouvaient être puisées dans des travaux d'autrui. Nous avons, depuis, cherché à jeter quelque lumière sur cette question, qui nous parait avoir l'importance la plus élevée. Nous inscrirons ici le résultat de nos travaux sur cette intéressante matière.

§ 2. Rapports constants entre l'oxygène et l'acide carbonique

du sang.

Avant de nous engager plus loin dans cette étude, il est indispensable de porter notre attention sur la nature des substances gazeuses qui circulent normalement au milieu de nos tissus. L'air est formé par deux gaz, l'oxygène et l'azote, mêlés dans la proportion approximative de 21 et 79 pour 100. Le premier des deux s'infiltre à travers les membranes qui terminent les conduits pulmonaires et semêle à notre sang, auquel il apporte la vie d'une manière incessante. C'est lui qui, mis en contact avec les substances combustibles de nos liquides et de nos organes, s'y combine par un phénomène en tout semblable à une combustion lente, dont la chaleur animale est le premier résultat. Mais cette combinaison ne peut avoir lieu sans donner naissance à d'autres produits, les uns utiles à nos tissus, les autres destinés à être rejetés au dehors par les voies que la nature leur a réservées. Parmi ceux-ci, le plus important est le gaz acide carbonique. Dissous dans le sang à mesure qu'il se forme, il arrive au poumon

en abondance et s'y exhale par un courant continu, sans lequel la durée de la vie deviendrait impossible» L'oxygène est l'agent essentiel de notre existence. Elément actif de toutes les transformations vitales, il est à la fois la base où notre température s'alimente sans cesse, et le mobile de toutes ces évolutions matérielles qui transforment l'aliment en molécules orgarniques si variées. Introduit dans nos poumons, comme nous l'avons dit, à chaque inspiration, il vient s'unir au sang à travers la membrane des vésicules pulmonaires, dont la perméabilité gazeuse établit ce courant merveilleux doublement nécessaire à la vie, par l'introduction de l'oxygène qui l'alimente, et par l'exhalation de l'acide carbonique qui ne tarderait pas à l'éteindre en s'accumulant dans le sang.

Nous voyons donc que deux choses sont nécessaires à l'entretien de la vie : l'absorption de l'oxygène et le rejet de l'acide carbonique.

L'admirable harmonie qui règne dans la nature et qui lie si étroitement les*lois qui régissent la matière avec celles qui président au monde organisé, a permis à l'homme de porter ses investigations jusqu'au sein même des mystères de l'organisme vivant. C'est ainsi que le génie de Lavoisier fit entrer dans les calculs de la science l'oxygène que le poumon absorbe, et l'acide carbonique qu'il exhale sans cesse; l'un comme agent actif, l'autre comme produit d'une combustion lente où la chaleur animale trouve sa source presque exclusive. D'autres savants, poursui-

vant les recherches dans cette voie féconde, suivirent l'oxygène et l'acide carbonique dans le cours du sang, et nous y montrèrent l'existence de ces gaz dans des rapports dont l'uniformité paraît être un élément essentiel de la santé et même de la vie.

Les expériences de M. Magnus éclairent ce sujet des lumières les plus précieuses. Elles nous montrent que le sang noir des veines,, dont le contact est impropre à soutenir la vie de nos tissus, possède moins d'oxygène et plus d'acide carbonique que le sang rouge artériel, dont l'action stimulante réveille partout le genre de vitalité propre à chaque organe. Ces intéressantes analyses se présentent à notre attention avec des particularités dont M. Béclard rend compte dans les termes suivants :

« 11 est vrai, dit-il à propos du parallèle entre le a sang veineux et le sang artériel, il est vrai que, « dans quelques-unes des expériences de M. Ma- « gnus, les quantités absolues d'acide carbonique « extraites du sang artériel Pont quelquefois emporté « sur celles obtenues du sang veineux. Mais le pro- « blême repose tout entier, non pas sur des quantités « absolues, mais bien sur des quantités relatives, ou « sur un rapport. En comparant la quantité d'acide « carbonique à la quantité d'oxygène renfermée dans « chacun des deux sangs, toujours on trouve, dans « le tableau des expériences de M. Magnus, que la « proportion relative d'oxygène est plus faible dans « le sang veineux que dans le sang artériel (1). »

(I) Truite élémentaire de physiologie, p. 3. Paris, 18G2.

La perfection de l'hématose est donc tout entière dans le juste rapport qui s'établit entre les solutions sanguines des deux gaz. De grands physiologistes ont entrepris de déterminer par des analyses les doses de ces fluides qui garantissent cette salutaire harmonie. Leurs travaux nous permettent de croire que celle-ci est physiologiquement établie lorsque l'oxygène et l'acide carbonique se trouvent dans le sang dans les proportions de -^ et ^, selon qu'on les considère dans les veines ou dans les artères.

Il est donc vrai de dire que, quelles que soient les quantités d'oxygène et d'acide carbonique qui s'accumulent dans la circulation, le sang sera veineux lorsque les deux gaz seront dans le rapport de 25 centièmes; il sera artériel, au contraire, lorsqu'ils seront entre eux comme 37 est à 100.

§ 3. Rapports généraux des gaz du sang avec la pression barométrique.

Rappelons-nous maintenant ce que nous avons dit au début de cette partie de notre étude : les gaz qui pénètrent dans tous nos organes et sont unis à nos liquides se tiennent en parfait équilibre de pression avec l'atmosphère qui nous entoure. Cela revient à dire qu'ils font, pour sortir du corps, un effort égal à celui qui tend à les y maintenir. Il est donc évident que, par suite de la propriété que tous les gaz possèdent d'occuper un plus grand volume à mesure qu'ils sont moins comprimés, si la pression atmo-

sphérique qui s'exerce sur les animaux vient à diminuer, un écoulement gazeux vers l'extérieur en sera la conséquence inévitable.

Les sujets qui s'élèvent rapidement dans l'atmosphère par des ascensions aérostatiques, nous fournissent le témoignage le plus frappant de la réalisation de ce phénomène. A mesure qu'on s'élève, en effet, les téguments rougissent; une turgescence notable s'empare des tissus périphériques, et si l'ascension est considérable, des hémorrhagies nasales et buccales viennent indiquer l'injection sanguine qui s'est opérée sur les muqueuses accessibles à notre vue. Nul doute que la raréfaction de l'air, causée par la diminution croissante du poids de l'atmosphère, ne soit l'origine de ces congestions et de ces hémorrhagies des téguments externes. Mais on aurait tort de croire que ce phénomène soit directement produit par un appel s'exerçant sur le sang lui-même. Quand le vide s'opère sur un liquide, en effet, un mouvement ne peut s'y établir qu'à la condition d'un manque d'équilibre entre des pressions séparées qui s'exerceraient sur ses surfaces. Il est clair, par exemple, que si l'on diminue le poids de l'air dans l'une des branches d'un tube en U à moitié rempli, le liquide montera dans la branche où la succion s'exerce. Mais il est alors à remarquer que le mouvement n'existe pas d'une manière essentielle dans le liquide. Celuia\ ne fait qu'obéir à la pression que l'air exerce dans la branche opposée. Si le vide s'opérait de la même manière aux extrémités des deux branches du

7ff PHYSIOLOGIE ET BAROMETRIE MEDICALE.

tube , le liquide resterait absolument en repos.

Lors donc que l'on remarque l'afflux du sang vers les surfaces extérieures dans des voyages ascensionnels, on doit voir dans ce phénomène, non la preuve d'un effet directement produit sur le sang lui-même, mais d'une dilatation des gaz qui cherchent une issue vers l'extérieur, et qui, dans ce mouvement, entraînent les liquides auxquels ils sont unis. Il serait difficile de donner une preuve plus convaincante des effets que la diminution du poids de l'air produit sur les gaz du sang. Elle est pleinement d'accord avec les lois physiques dont nous allons bientôt nous occuper, et elle est, pour nous, d'autant plus digne de crédit que l'homme vivant lui-même nous l'a fournie.

Cette observation offre un intérêt encore plus grand lorsqu'on l'applique aux habitants des grandes élévations. On ne comprendrait pas, en effet, que cette perte gazeuse que nous voyons s'effectuer quand l'homme s'élève dans les airs, ne fût pas permanente pour ceux qui ne descendent plus après avoir ainsi gagné des régions élevées de l'atmosphère.

Or, d'après ce que nous avons déjà dit, l'harmonie de l'hématose consiste dans l'uniformité des rapports entre l'acide carbonique et l'oxygène des deux sangs veineux et artériel. Pour qu'une soustraction gazeuse, due à l'abaissement de la pression barométrique,, restât sans résultat appréciable pour la vie, il faudrait donc que l'un et l'autre de ces deux gaz, diminués par cette cause externe dans des proportions

toujours harmoniques, restassent constamment dans ces mêmes rapports qui garantissent la perfection de l'hématose. Il paraît naturel de craindre à priori que la nature ne puisse pas agir avec cette sage prévoyance. Nous allons démontrer que cette crainte se trouve pleinement justifiée par l'expérimentation physique.

§ 4L Effets d'une diminution de pression sur l'acide carbonique

du sang.

J'ai fait construire un vaste récipient, de la capacité de 6,000 litres. Une sage combinaison de pompes et de robinets me permet d'y faire vivre des sujets en expérience au milieu d'un courant d'air qui garantit à leurs poumons un aliment toujours pur. J'ai recueilli et analysé l'air que ces sujets expirent à divers degrés de dépression baromélrique. Le résultat de ces analyses a été déjà consigné par moi dans diverses publications antérieures. Il prouve qu'à mesure que la pression barométrique diminue, l'acide carbonique vicie l'air respiré dans des proportions plus considérables qu'avant l'expérience, et que la quantité absolue de ce gaz que les sujets expirent, dans un temps donné, sous l'effort des manœuvres qui diminuent autour d'eux la pression atmosphérique, est plus grande que celle qu'on pourrait prévoir d'après les résultats ordinaires de la respiration (I).

(1) J'ai prolongé, pendant trois heures, mon séjour sous un appareil à faire le vide, ayant une capacité d'environ 5,000 litres. Le jeu des pompes était gradué de manière à produire dans les

Il n'est pas naturel de croire que l'excédant d'exhalation de ce gaz puisse être dû à une combustion physiologique actuellement augmentée, et il ne saurait

premiers moments une dépression barométrique de un centimètre par minute. Je suis ainsi arrivé, en moins d'une demi-heure, à obtenir un abaissement de 20 centimètres dans la colonne barométrique. Pendant que l'air se raréfiait ainsi, j'ai établi des temps d'arrêt à tous les cinq centimètres de dépression, pour recueillir l'air expiré de ma poitrine à ces différents degrés barométriques. J'ai ensuite séjourné deux heures au milieu d'un air où le baromètre marquait 56 centimètres, ayant soin de recueillir le produit de mon expiration quatre fois, à une demi-heure d'intervalle, pendant que le jeu équilibré des pompes et des robinets entretenait dans l'appareil un courant d'air de 70 litres par minute.

L'analyse portant sur ces différents produits respiratoires, a donné les résultats suivants : (Avant l'expérience, l'acide carbonique figure dans l'air expiré dans la proportion de 4,02 pour 100.)

Sous des pressions décroissantes.

Premières cinq minutes.. . 4 p. 100

Deuxièmes cinq minutes.. 4,30 d

Troisièmes cinq minutes... 5,01 »

Quatrièmes cinq minutes.. 5,62 »

Sous une dépression uniforme de 20 c .

Première demi-heure 5,03 »

Deuxième demi-heure. .. . 4,31 »

Troisième demi-heure. .. . 4,05 »

Quatrième demi-heure.. .. 4,03 >•

Dans la première échelle, qui est ascendante, l'acide carbonique altère l'air expiré dans des proportions croissantes; mais les nombres qui représentent ce phénomène ne sont réellement comparables entre eux, quant aux quantités absolues, qu'à la condition de tenir compte de la diminution toujours croissante de densité. Quoi qu'il en soit, nous voyons par ces chiffres que l'air recueilli à des pressions décroissantes, sous l'action continue des pompes, a fourni un volume proportionnel d'acide carbonique progressivement plus grand que celui qui avait été noté avant l'entrée dans l'appareil. On peut donc être assuré que la diminution artificielle du poids de l'air produit sur le corps de l'homme le même effet que l'ascension vers les régions élevées de l'atmosphère. La tension intérieure de l'acide carbonique prend de l'ascendant à me-

y ;i voir. de doute qu'il ne soit la preuve d'une diminution de la solubilité de ce gaz dans le sang sous

sure que celle de l'air ambiant diminue, et ce phénomène a pour conséquence un dégagement plus actif de ce gaz vers l'extérieur.

Mais aussitôt que la raréfaction ambiante, artificiellement produite, est arrivée ta un point que l'on rend stationnaire, l'excès qui se faisait remarquer d'abord dans l'exhalation de l'acide carbonique est remplacé par une marche décroissante de sa sortie au dehors. Des quatre analyses de l'air recueilli quatre fois pendant que la dépression était uniforme à 5G degrés dans l'appareil, les deux premières témoignent de cette progression décroissante pour la première heure de ce séjour; tandis que les deux dernières analyses, identiques dans leurs résultats, donnent la preuve du retour au volume proportionnel observé avant l'expérience. Bien plus, cette uniformité des produits respiratoires dans la dernière heure de séjour, semblerait indiquer que la respiration, réglée de la sorte, va continuer à s'exercer de la même manière pendant tout le temps que le sujet restera soumis d'une façon invariable au même degré de dépression.

Ceci témoignerait d'une tendance de la nature à vicier l'air respiré par des volumes d'acide carbonique toujours égaux sous toutes les pressions uniformes qui sont compatibles avec le soulien de la vie.

Il nVn est pas moins vrai que la transition du plus au moins, dans la pression de l'air, est l'occasion d'une expulsion de ce gaz plus grande que sous une pression constante. Car, dans l'analyse que nous donnons plus haut, si nous en exceptons le premier terme, qui est l'expression d'un trouble, tous les autres représentent des volumes d'acide carbonique correspondant à des quantités absolues plus grandes qu'avant l'expérience. Pour s'en convaincre, on n'a qu'à se donner la peine de réduire tous ces termes à l'expression qui leur serait donnée par le poids normal de l'atmosphère.

Des expériences pareilles seront donc toujours la confirmation de ce que nous avons avancé, pourvu qu'on ait le soin de recueillir les gaz sur des mouvements respiratoires qui donnent constamment le même nombre d'inspirations par minute.