L. Lapicque, en 1912, aborde l'étude de ces sys
tèmes dont l’excitabilité est caractérisée par une som-
LS-ODREE
mation indirecte (237). Il les considère comme des systèmes pour lesquels la réponse ne se produit pas sous l'influence d’une excitation unique, mais nécessite la sommation des excitations. Il les appelle « systèmes itératifs ». Ayant à sa disposition la méthode chronaxique, il constate le rôle du temps dans leur excitabilité. Il précise l’influence du caractère des excitations : leur durée, leur intervalle, leur nombre. Il établit, dès cette époque, les lois de l’excitabilité itérative.
Par la suite, de nombreux travaux (parmi lesquels il faut faire une place à part aux expériences de À. et B. Chauchard) ont exploré, à la lumière de ces lois, l’excitabilité des différents systèmes.
En 1935, Delherm et Fischgold (146) ont tenté de les appliquer au domaine clinique.
Des auteurs ont attaché une importance absolue à la définition des systèmes itératifs par « absence de réponse au stimulus isolé » et ont élevé certaines objections contre la notion des « nerfs itératifs ». « Le sympathique cervical, disent Bishop et Heinbecker (49) n’est pas un nerf itératif, puisque sous l'effet d’un stimulus isolé, il produit une contraction notable de la membrane nictitante. La corde du tympan, disent Rosenblueth, Forbes et Lambert (307) n’est pas un nerf itératif, puisque sous l'effet d’un stimulus isolé, elle produit dans la glande une réponse électrique
nette. Le pneumogastrique inhibiteur cardiaque n’est
pas un nerf itératif, dit Henri Frédéricq (191) puisque, sur la tortue, dans bien des cas, un seul stimulus appliqué au tronc nerveux provoque un effet de seuil, soit mécanique, soit électrocardiographique ».
En réalité, cette clause restrictive : l’absence de réponse à l'excitation unique, ne constitue pas une caractéristique nécessaire des systèmes itératifs.
En effet dès 1886, Morat (292) avait montré que la modification produite par l’emmagasinement des excitations n’avait rien d’absolu. «C’est ainsi, par exemple, que le pneumogastrique (en tant que nerf cardiomodérateur) peut être excité par une seule décharge d'induction ou d'électricité statique, quand on se place dans certaines conditions particulières capables d'augmenter son excitabilité ; ce fait se vérifie avec la plus grande facilité sur la tortue terrestre ou sur les animaux refroidis ».
En 1936, L. Lapicque donne des systèmes itératifs la définition suivante :
« Certains systèmes ou appareils physiologiques, peu ou point sensibles à un stimulus isolé, quelle que soit la durée de celui-ci, réagissent dans une large mesure à la réitération plus ou moins rapide, plus ou moins prolongée de ce stimulus long ou bref... Ces systèmes ou appareils sont ceux que j'ai appelés iléralifs. C’est une catégorie nombreuse, car, outre le réflexe médullaire de la grenouille spinale, elle comprend la généralité des nerfs de la vie de
nutrition, sympathique ou parasympathique » (245).
Méthodes d'investigation
L'investigation des systèmes médullaires et de la vie végétative comporte la nécessité d’un appareillage qui fournit une stimulation faite d’une succession de stimuli.
Les mesures seront fondées sur les caractères :
19 de la stimulation,
20 dela réponse du système stimulé.
19 Modes de stimulation
La bobine faradique a été et reste encore, par sa simplicité, l'appareil de choix, lorsqu'on veut exciter un nerf de la vie végétative. Elle fournit, nous l’avons vu, une succession d'ondes, dont on peut faire varier l'intensité et la fréquence, mais dont la durée est fixe (1 sigma).
L’appareillage mis au point par M. Lapicque permet de faire varier cette durée.
Il mesure en même temps que l'intensité de chaque
stimulus :
A. la durée d’un stimulus ; B. l'intervalle entre deux stimuli consécutifs ; C. le nombre de stimuli.
A. Pour varier la durée de chaque stimulus, on
ne
utilise le circuit habituel de mesure de la chronaxie par décharge de condensateurs. Il comporte une série de condensateurs de capacité variable de 0,001 à 104 F que l’on charge sous un certain voltage et que l’on décharge dans la préparation à travers un circuit de résistance connue et sans self. On sait que la décharge s'effectue selon une loi exponentielle, dont la constante de temps est le produit R.C. de la résistance par la
capacité 1.
Lt
qi Ut S U S
Fig. 1.—- Schémas des appareillages utilisés.
En I l’itérateur, en C la capacité variable. Le premier schéma de L. Lapicque utilise la charge du condensateur, le deuxième de L. Lapicque utilise la décharge du condensateur. Le troisième schéma est celui de G. Bourguignon dans lequel la résistance du corps est noyée dans un jeu de résistances importantes.
1. En pratique, la variation de la capacité servant surtout à déterminer une capacité chronaxique (voltage double du voltage rhéobasique), on utilise un circuit permettant de doubler facilement le voltage à l’aide d’une clef. Pour déterminer le voltage liminaire rhéobasique, une capacité de 3u F suffit en général ; on peut aussi, nous le verrons, utiliser un courant rectangulaire d’une durée de 15 à 500.
Sous un voltage double, on détermine la capacité liminaire chronaxique Cow. L. Lapicque a montré expérimentalement que la chronaxie, c’est-à-dire le temps de passage d’un courant rectangulaire produisant le même effet sur la préparation est donnée par la formule 7 — 0,37. R. Co.
al ;
La charge et la décharge des condensateurs s’effectuent à l’aide d’une clef à double contact. On pourrait aussi réaliser facilement une installation de fortune à l’aide de contacts frottants.
B. Pour varier l'intervalle entre deux stimuli, on fait mouvoir cette clef par un cylindre portant des pointes (appareil de Trouvé) ou des cames (cylindres à cames de Lapicque) ou des orifices (itérateur de Walter) diversement espacés suivant des circonférences. Le cylindre à cames effectue un tour par seconde et fournit des fréquences de 12, 8, 6, 4, 2, 1, l’itérateur de Walter des fréquences de 50, 20, 13, 10, 8, 6, 4, 3, 2, 1.
C. Pour varier le nombre, connaissant la fréquence utilisée, on modifie le temps de passage. Une clef est branchée sur le circuit, on peut la fermer à la main pour les temps longs, ou elle peut se fermer pendant une fraction de seconde grâce à de longues cames portées sur le cylindre de Lapicque. En utilisant l’itérateur de Walter on peut faire varier le temps de passage de 1/10 de seconde à 10 secondes.
Au cours de nos recherches, nous avons utilisé l’itérateur de Walter (354) branché sur la table de chronaxie de G. Bourguignon (64).
Une remarque nous paraît essentielle : la longueur des encoches permettant la charge des condensateurs a
été réalisée de manière à donner, pour les basses fré-
MR a
quences, un temps de passage d’environ 50 6. Dans les fréquences plus grandes ce temps devient 15 o. Pour que les condensateurs utilisés puissent être en pratique complètement chargés, il importe donc qu'ils n'excèdent pas une certaine capacité. En effet la charge d’un condensateur dans un circuit sans self
est donnée par la formule :
CERC Q=QU—e *) Si nous nous permettons une limite de charge effec-
tive de 95% de la charge totale, cette charge effective sera :
Q. =QXxX095=Q(1—e +)
ef
où t est la durée de la charge,
R la résistance du circuit, et
C la capacité du condensateur.
Dans le circuit de G. Bourguignon la charge des condensateurs s'effectue à travers une résistance R de 10.000 ohms environ, et en admettant que le temps de charge soit environ de 50 6, le calcul montre que, pour que la charge effective atteigne 95% de la charge totale, la capacité C ne doit pas excéder :
En pratique, l’expérience nous a montré qu’à partir
de 2u F la charge du condensateur n'était plus com- Lefebvre | 3
plète. En physiologie, cette cause d’erreur est éliminée car les voltages utilisés étant petits (de l’ordre de 20 volts), on peut charger directement le condensateur sans résistance interposée.
Cet appareillage permet ainsi de varier :
la durée des stimuli jusqu’à 15 et 50 6,
la fréquence de ces stimuli de 1 à 50 par seconde,
le temps de passage (produit du nombre de stimuli
par la fréquence) de 1 /10 à 10 secondes.
au LLELELER
Fig. 2. — Formes des courants utilisés.
a) en courant rectangulaire ;
b) décharges de condensateur de 0,1 F ; c) décharges de condensateur de1uF.
Il permet d'étudier, en fonction de l’une de ces varia-
bles, le voltage donnant une réponse déterminée 1.
20 Réponse du système stimulé. Son appréciation
Pour modifier au minimum l’excitabilité de l’organe stimulé, il importe de prendre cette réponse petite, la plus petite possible : le seuil. Lorsqu'il s’agit de la contraction d’un muscle lisse, de la sécrétion d’une
glande, ce seuil est évidemment arbitraire et sera
1. Nota. — Pour de plus amples détails, se reporter à Lapicque. L’excitation itérative, Ire partie ; Hermann 1936, et à G. Bourguignon : La chronaxie chez l’homme, thèse Sciences, Masson, 1923.
variable avec l'observateur. Il ne représente pas la plus petite réponse absolue, mais seulement la plus petite réponse perceptible avec les moyens dont on dispose. Ainsi le seuil pourra être défini par : la goutte de salive qui s'écoule d’une canule introduite dans un canal salivaire ; une dénivellation de 2 mm. daus un manomètre à eau en rapport avec le pléthysmographe qui entoure l’organe dont on étudie le volume, un certain abaissement de la pression dans une artère, ou une augmentation déterminée de la pression artérielle générale lorsqu'on étudie l’excitabilité du splanchnique ; une modification de tant pour cent de la chronaxie d’un muscle lorsqu'on étudie l’action du système sympathique sur le motoneurone périphérique.
Le voltage liminaire est le voltage nécessaire pour obtenir le seuil de la réaction. On établira les lois d'excitabilité des systèmes itératifs en étudiant les variations du voltage liminaire, en fonction successivement de :
La durée des stimuli ;
De l'intervalle entre deux stimuli ;
Du nombre de stimuli.
Certains auteurs (Bremer) (75), qui se sont attachés à J’étude des systèmes itératifs, réalisent la sommation la plus simple possible : celle de deux stimuli. Chaque stimulus est fourni par le choc de rupture d’une bobine d’induction et est choisi sous-Jliminaire ; la seule varia-
ble d’excitation est l'intervalle entre les deux stimuli,
La DORE
il est réglé par exemple à l’aide du chronaximètre de L. Lapicque. L’amplitude de la réponse s'inscrit sur un cylindre enregistreur.
Bremer a étudié les variations d'amplitude de la réponse en fonction des différents facteurs de l’excitation des « variables d’excitation ». Mais on introduit ainsi une complexité supplémentaire, et la réponse peut varier non seulement en quantité, mais en qualité. Il semble donc préférable d'étudier les « variables d’excitation » pour une réponse toujours identique à
elle-même.
Les lois fondamentales de l’excitabilité itérative
Dès 1912, L. Lapicque (260) (247), étudiant l’excitabilité du réflexe médullaire d’une part, du système vaso-moteur d'autre part, en établit les lois particulières (excitabilité itérative).
Ce sont ses expériences sur le système vaso-constricteur qui vont permettre le mieux d'étudier ces lois et de les exposer.
Les expériences que nous allons rapporter ont été faites sur les fibres. du sciatique de grenouille dont lexcitation détermine une vaso-constriction, c’est-àdire une contraction des muscles lisses vasculaires. Le mode d’observation du seuil est décrit dans la note de L. Lapicque et M. Boigey (260).
« Les recherches ont été faites sur la grenouille, en observant au microscope la circulation de Ja membrane interdigitale. Nous avons été amenés à pratiquer cette observation dans des conditions particulières qui constituent un procédé très délicat de lecture de seuil pour le phénomène vaso-moteur.
« Quand la circulation est normale, le vif mouvement des globules laisse difficilement apprécier les ralentissements ou les accélérations qu’il peut subir. De même, les changements de calibre des artérioles, très visibles quand ils sont intenses et prolongés, ne laissent guère d’espoir de noter un simple début de contraction correspondant à une excitation minima. Une observation faite par hasard sur une patte où la circulation était arrêtée depuis déjà quelque temps nous a incités à rechercher l'effet de la contraction des artérioles sur le sang stagnant dans les vaisseaux.
« La grenouille étant préalablement curarisée, le sciatique est disséqué avec précaution dans le milieu de la cuisse, puis toute la cuisse est fortement liée avec un gros fil, laissant le nerf seul en dehors de la ligature. On peut ensuite séparer la patte du reste du corps par une section en amont de la ligature, en conservant pour l’excitation un assez long tronçon du nerf ; cette patte est étalée sur la platine du microscope, bien horizontalement, et protégée de la dessication, la membrane interdigitale pas trop tendue. Le sang continue à couler dans les capillaires d’un mouvement ralenti; finalement il s’arrête. Si, à ce moment, on fait tomber sur le sciatique des excitations convenablement choisies et répétées sur un rythme tel qu’on puisse les compter, on voit après la 206, la 30e, la 40€ excitation les globules reprendre leur mouvement dans le sens de la circulation normale ; les excitations étant aussitôt interrompues le mouvement continue un peu et même s’accentue,
puis s'arrête. Dans les cas les plus favorables, on voit se produire un reflux qui paraît sensiblement équivalent au mouvement de progression causé par la série d’excitations ».
En expérimentant sur un tel système, « nerf vasoconstricteur », « muscle lisse vasculaire », L. Lapicque et M. Boigey (1912), G. Koënig (1915), L. et M. Lapicque (1934) ont déterminé l’ensemble des lois de l’excitabilité.
Ils ont pratiqué :
1° Une mesure directe de la chronaxie de l’organe d’aboutissement (muscle lisse vasculaire).
20 Une mesure directe de la chronaxie du nerf.
39 Des mesures indirectes de l’excitabilité de l’ensemble du système.
19 Mesure directe de l’excitabilité
de l'organe d’aboutissement, sa chronatie
En appliquant les électrodes directement sur la membrane interdigitale de la grenouille (249) on obtient une contraction vasculaire pour un passage unique de courant prolongé.
La chronaxie mesurée selon la méthode habituelle est en moyenne de 0,5 à 1,5 seconde, soit environ
Le temps utile maximum est de 12 à 18 secondes.
RM 20 Mesure de l’excitabilité du nerf, sa chronatie
L. Lapicque et M. Boigey excitent le sciatique avec des stimuli itératifs et étudient le voltage liminaire en fonction de la capacité stimulante. Dans leur expé-
rience du 19 décembre 1911, ils donnent les résultats
suivants :
Capacité Voltage Résistance 3uF AOUVE 5.000 ohms 1 4,4 Co = 0,8 DS AUX 2 0,5 7
La courbe obtenue affecte tous les caractères de la loi de Horwegg (212); elle permet donc le calcul
d’une chronaxie 1 (chronaxie du nerf) :
r— 0,37 RCo — 1,95
Fig, 3. — Les lois fondamentales.
1. En pratique on mesurera donc simplement la chronaxie, après avoir vérifié l’allure de la courbe lorsqu'on expérimente sur un système
La mesure est faite dans certaines conditions d’excitation, sous une certaine fréquence et pendant un certain temps. Le résultat est identique pour les diverses fréquences. On mesure donc ainsi la chronaxie du nerf ; les expériences consécutives ont vérifié l'exactitude de ces faits.
Ces mesures de la chronaxie du nerf et de la chronaxie du muscle lisse font apparaître le point fondamental de l’excitabilité itérative :
La chronaxie de l'organe d’aboutissement est d'un ordre de grandeur beaucoup plus élevé que celle du nerf. (chronaxie de l’organe : 1.000 5, chronaxie du nerf : 26).
Les systèmes itératifs sont hétérochrones, contrairement aux systèmes « nerf-muscle strié » de la vie de relation, dans lesquels la chronaxie du nerf est égale à la chronaxie du muscle (isochronisme neuro-musculaire).
Cet hétérochronisme rend compte, nous le verrons,
des lois de sommation.
pour la première fois. On mesure le voltage rhéobasique à l’aide d’une capacité de 2 à 3 pF. ou à l’aide d’un courant rectangulaire de 15 à50 6 environ. Ce temps doit être légèrement supérieur au temps utile du nerf excité. En règle, nous verrons que la chronaxie du nerf excité ne dépasse pas 3 o (exceptionnellement elle atteint des chiffres plus élevés).
D'ailleurs, en admettant que la capacité de 2 {EF n’épuise pas le temps utile du nerf, on pourrait calculer la chronaxie à l’aide de la loi de Horwegg (selon la méthode de G. Bourguignon) :
a C1C2 (V1—Vo) CT == ————— b Co\ 2—C1V 1
Ce ne serait là qu’une valeur approchée de la chronaxie.
nr 30 Mesure de l’excitabilité du système nerf-muscle lisse
L’excitabilité du système nerf-muscle lisse est caractérisée par deux lois :
A. la loi des intervalles,
B. la loi des nombres.
A. Loi des intervalles. — La capacité stimulante et le nombre des stimuli restant constants, on mesure le voltage liminaire en fonction de l'intervalle entre deux stimuli consécutifs. Voici les chiffres que donne G. Koënig (228) dans sa thèse : expérience de mai 1914
Capacité stimulante : 2uF. |
DAEIRMIE D :1/3 2/3 1 4/3 seconde
Voltage liminaire .. : 2 2,8 4 7,7 volts
On constate que le voltage liminaire croît avec l’in-
tervalle des stimuli.
V3 ) 3 4 V%% deconcle
Fig. 4. — Loi des intervalles.
CR
La diminution des intervalles permet d’abaisser le voltage liminaire, de réaliser une économie de voltage.
La courbe que l’on obtient est plus ou moins redres- sée en sa partie moyenne ; ce caractère est en rapport avec l’hétérochronisme nerf-organe, il rend compte de la difficulté que rencontre la transmission de l’excitation du nerf à l’organe.
Dans d’autres conditions, on a pu étudier la courbe :
Pour les grands intervalles :
ire alsolne
& b.refractaire relative.
Fig. 5. — Courbe des intervalles.
a) ou bien le voltage liminaire croît rapidement et le système devient inexcitable : fonctionnement
purement itératif (cas 1) ; b) ou bien il tend asymptotiquement vers une
certaine valeur; ces cas répondent à l'excitation isolée (cas 2).
Pour de petits intervalles :
a) exceptionnellement le voltage continue à diminuer avec les intervalles, la courbe représentative tend vers l’origine (cas 3) ;
b) plus souvent le voltage liminaire reste le même, la courbe tend à l'horizontale (cas 4) ;
c) parfois même le voltage liminaire augmente malgré la diminution des intervalles, la courbe se redresse vers l’axe des voltages ; ce fait semble être en rapport avec l'existence de la période réfractaire d’inexcitabilité du nerf absolue et relative!
(cas 5).
1. Aussitôt après une stimulation, le nerf est réfractaire à une seconde excitation. Cette période d’inexcitabilité absolue dure un temps variable : elle est suivie d’une période d’inexcitabilité relative. La méthode de Bremer met en évidence au mieux cette période réfractaire. L’expérimentation porte sur un système hétérochrone élémentaire : le système nerf-muscle légèrement curarisé (74).
La courbe de l’amplitude en fonction de l’intervalle entre les deux stimuli quitte l’axe des abcisses en un point situé près de l’origine (2,50) ; elle décrit d’abord un arc de courbe à concavité dirigée vers le bas en passant par un maximum (3,80), puis s’infléchit pour tendre ensuite vers l’axe des intervalles, qu’elle atteint pratiquement vers 709.
L'interprétation d’une telle courbe est difficile. Citons Bremer :
« Cette brièveté possible de l’intervalle de sommation des deux influx se comprend aisément dans l’hypothèse que le phénomène se résout dans J’addition, au niveau de la jonction neuromusculaire, de l’excitation produite par le deuxième influx, à une quantité d’excitation résiduelle provenant du premier influx. Car cette addition, à cause de la dissipation de l’excitation résiduelle, doit être d'autant plus efficace que l’intervalle des deux influx successifs est plus petit. Maïs le rapprochement utile des deux influx est limité par la subnormalité de plus en plus marquée du deuxième, aux intervalles de plus en plus voisins de la période réfractaire absolue. Cette subnormalité des influx parcourant des fibres nerveuses en état réfractaire relatif, se traduit, en particulier, par le potentiel moins élevé des ondes de négativité électrique qui leur
Er
B. Loi des nombres. — La capacité stimulante et l'intervalle restant constants, on mesure le voltage liminaire V en fonction du nombre des stimuli n.
Voici les chiffres de l'expérience du 21 février :
Capacité stimulante ..... 2u EF: Intervalle : 1 /3 sec. NON de do oran 0 vis à COS SSL 8 6 5 Voltage liminaire ....,... RSS LAISSONS STE SZ EVOITS
G. Kcénig signale « au-dessous de 5 excitations je
n'ai jamais pu obtenir un effet appréciable ».
correspondent (Gasser et Erlanger). Aïnsi peut s’expliquer par le conflit de deux facteurs antagonistes, l’existence d’un intervalle optimum pour la sommation des influx nerveux ».
Voici comment il nous paraît possible d'interpréter la courbe de Bremer en utilisant des notions qui nous sont familières ; Bremer étudie les variations de l’amplitude en fonction de l'intervalle pour des stimuli constants : si nous transposons, nous pourrons construire une courbe de variations du voltage liminaire en fonction de l'intervalle pour une réponse toujours identique : le seuil ; on obtiendra ainsi une loi des intervalles pour le cas simple où le nombre des stimuli est réduit à deux; cette courbe est en quelque sorte l’inverse de la courbe de Bremer. On peut la dissocier facilement dans les deux courbes dont elle est la résultante :
a) — une courbe théorique du voltage liminaire en fonction de ’intervalle ; b) — une courbe (en rapport avec la période réfractaire du nerf}
dite de récupération du nerf, indiquant quel devrait être le survoltage du deuxième stimulus pour agir sur le nerf avec la même intensité que le premier.
Si, par conséquent, le point où la courbe quitte l’axe des abscisses correspond à la période réfractaire absolue dunerf, l’abscisse du maximum de la courbe ne semble pas correspondre à un point défini de l’excitabilité du système, puisqu'il dépend du jeu inverse de deux fonctions. Enfin le point où la courbe se raccorde à l’axe des abscisses devrait correspondre au temps de sommalion. il indique, en effet, le temps à partir duquel la sommation ne joue plus. Mais sa détermination précise est encore plus sujette à caution que celle du temps de sommation, puisque l’ordonnée est l’amplitude de la contraction qu’inscrit l’appareil el que, en dessous de la contraction minima il existe encore toute une gamme d’amplitudes {rop faibles pour être observées.
Dans le cas du système nerf-muscle légèrement curarisé étudié ici, la période réfractaire absolue du nerf est donc de 2,50, la période réfractaire relative un peu plus longue que 3,80.
Le voltage liminaire est infini ou très grand pour un seu] stimulus. Lorsque le nombre des stimuli augmente, il s’abaisse d’abord, puis atteint une valeur fixe Vo . L'augmentation du nombre des stimuli permet d’abaisser le voltage liminaire, de réaliser une économie de voltage. La valeur Vo correspond au maximum d'économie de voltage réalisable par l’itération dans certaines conditions d'intervalle et de capacité
stimulante.
Fig. 6. — Loi des nombres.
En portant ces chiffres sur un graphique, on constate que la courbe quitte la droite n — 1 (et non 0) pour une valeur infinie (asymptote), ou très grande : qu’elle s’abaisse ensuite et tend asymptotiquement vers une droite parallèle à l’axe des nombres d’ordonnée Væ. Ce voltage minimum est atteint asymptoti-
quement c’est-à-dire théoriquement à l'infini. En pra-
