MASSE GAZEUSE DES POUMONS

Le volume de la masse gazeuse contenue dans les poumons varie suivant l'état d'inspiration ou d'expiration dans lequel se trouvent les poumons et suivant l'amplitude de ces deux actes.

426 PHYSIOLOGIE FO.XGTIOX.XELLE.

Dans les inspirations les plus profondes, le volume de la masse gazeuse chez un homme vigoureux, hien conformé, peut être évalué à 4,970 centimètres cubes. Mais pour hien comprendre les phénomènes respiratoires, il faut fractionner cette masse gazeuse en portions correspondantes aux divers actes respiratoires. On peut à ce point de vue la diviser en quatre parties :

a) Résidu respiratoire. C'est la quantité d'air qui reste dans les poumons après une expiration la plus forte possible; c'est la partie stationnaire ou. constante de la masse gazeuse; ce résidu respiratoire, variable suivant les différents états du corps, repos, mouvement, taille, etc., est de 1,200 centimètres jcubes en moyenne. Le résidu respiratoire ne s'échappe que quand le poumon se vide complètement, quand par exemple on fait une incision aux parois thoraciques avec ouverture de la plèvre.

b) Réserve respiratoire. C'est l'air qui reste dans les poumons, en sus du résidu respiratoire, après une expiration ordinaire. Dans les conditions normales, en effet, nous laissons toujours dans les poumons une certaine quantité d'air qui pourrait être expulsée par une expiration forcée; cette réserve respiratoire peut être évaluée à 1,600 centimètres cubes.

c) Quantité normale clair inspiré ou expiré. — Cette quantité est de 500 centimètres cubes.

d) Air complémentaire. — C'est l'excès d'air que nous inspirons, dans les inspirations les plus profondes possible en sus de la quantité normale. Cette quantité d'air complémentaire est de 1,670 centimètres cubes.

Les quantités b, c, d constituent la partie mobile ou variable de la masse gazeuse. Leur ensemble b^c-{-d forme ce que Hutchinson appelle la capacité vitale du poumon ; c'est la quantité d'air expiré ou inspiré dans une respiration la plus profonde possible. Elle égale 3,770 centimètres cubes chez un homme vigoureux.

Le résidu respiratoire et la réserve respiratoire a-\-b constituent la capacité pulmonaire de Gréhant. Elle est de 2,800 centimètres cubes en moyenne.

Le tableau suivant résume ces diverses notions :

v«i.,i^„ .v,o-:.v,.,«, i '^- — Résidu respiratoire ^ 1,200 ce. i , . „„„

Volume maximum l ' . ' v '. Capac lé pulmonaire = 2,800 c.c.

de l'air des pou- .' 6- -Reserve respiratoires 1,G00 - ï\ ^ ^ mons = 4,970 ce.) ^•— -^"' normal . . . . =: 500 — V Capacité vilale. . . . = 3,770 — [d, — Air complémentaire zz 1,670 — \

Procédés pour mesurer ces diverses quantités. — Capacité vitale d'Hutchi.nson. — r spiromètre d Hutchinson {fig. 11 et 78). — Le

Fig. 77. — Spiromètre d'HntLhinson.

Fig. TS. — Spiromètre d'Hutchinson.

spiromètre d'Hutchinson est construit sur le principe des gazomètres d'usine à gaz. Il se compose d'un réservoir rempli d'eau dans lequel plonge une cloche renversée (20. munie à sa partie supérieure d'une ouverture (16) qui se ferme à volonté par un bouchon (l7).Cette cloche est suspendue par des cordes (II) qui s'enroulent sur des pouHes (18) et équilibrée par des poids (I2i de façon à se maintenir en équilibre à quelque hauteur qu'elle soit placée. Un tube en U est ajouté à l'ap-

PHYSIOLOGIE FONCTIO^'^^ELLE.

SlîOO

pareil; une de ses branches est intérieure, située dans l'axe du réservoir et remonte jusqu'au niveau de l'eau du réservoir et jusqu'à la partie supérieure de la cloche; l'autre branche, extérieure au réservoir, se continue avec un tube de caoutchouc (14) terminé par un embout (19). Après avoir fait une inspiration la plus profonde possible, la personne en expérience adapte l'embout à sa bouche et fait une expiration forcée, le nez étant hermétiquement fermé; l'air expiré arrive dans la cloche par le tube en U la soulève ifig. 78, page 427), et la quantité du soulèvement, mesurée par une règle graduée (15) mobile avec la cloche, donne le volume de l'air looo expiré ou la capacité vitale. — 2° Spirmnèlre de Schnepfifig. 79).

Schnepf a modifié avantageusement le spiromètre d'Hntchinson.

La construction est la même, mais la cloche n'est équilibrée que par un seul contre-poids, et la chaîne qui le supporte est formée d'anneaux inégaux qui compensent les variations que subit le poids de la cloche suivant qu'elle plonge plus ou moins dans l'eau du réservoir.

On a imaginé un grand nombre d'appareils spirométriques, pour la description desquels je renverrai aux traités de diagnostic médical et de séméiologie, tels sont le spiromètre de Boudin, le pneumatomètre OlQ Bonnet, \q pneusimèti^e à hélice de Guillet;je me contenterai de décrire l'anapnographe de Bergeon et de Kastus. Cet appareil {fig. 80, page 429) est disposé de la façon suivante : Une valve ou lame mobile, V, en aluminium, forme la partie postérieure d'une

Fig. 79. — Spiromètre de Schnepf.

Fig. 70. — V, cylindre de laiton. — T, T, tube respiratoire. — A, embout. — C, cloche ou gazomètre. — P. conlre-poids. — S, chaîne. — R, poulie. — L , échelle graduée. — M, montant. — G, gaine qui soutient l'échelle. — N, niveau du liquide du réservoir. — E, ftnd du gazomètre. — 0, partie inférieure ouverte du gazomètre.

RESPIRATIO>'.

boîte rectangulaire mise en communication en A avec un tube respiratoire terminé par un embout. L'axe de rotation de la valve porte

Fig, 80. — Anapnographe de Bergeon et Kastus. (Voir page 42S.)

un levier très-léger, S, qui écrit sur une bande de papier animée d'un mouvement uniforme tous les mouvements de la valve. Des ressorts réglés par les boutons R, R, ramènent la valve dans la position d'équilibre. La personne en expérience applique l'embout sur le nez, et à chaque mouvement de respiration (inspiration et expiration), les variations de pression de lair des voies aériennes se transmettent à l'iiir de la boite rectangulaire et amènent des mouvements de va-et-vient de la valve V inscrits par le levier S. L'anapnograpbe, qui a été depuis perfectionné par Bergeon, donne non-seulement la pression, mais la quantité d'air inspiré et expiré, et k vitesse du courant d'air.

B. Capacité pulmonaire. — Procédé de Gréhant. — Ce procédé est basé sur ce fait reconnu par Régnault et Reiset, que l'hydrogène n'est absorbé qu'en très-petite quantité par les poumons. On fait passer dans une cloche de 3 à 4 litres pleine d'eau, un litre d'hydrogène pur,

c'est-à-dire une quantité égale aune large inspiration; la cloche est munie à sa partie supérieure d'an robinet et d'un tube de verre réunis par un caoutchouc. La personne en expérience introduit le tube dans la bouche, les narines étant hermétiquement fermées, et respire l'hydrogène de la cloche, qui reçoit aussi l'air expiré ; on ouvre le robinet de la cloche à la fin d'une expiration et on le ferme après 4 ou 5 respirations. On a alors, dans la cloche, un mélange homogène d'hydrogène, d'oxygène, d'azote et d'acide carbonique dont on fait l'analyse par les procédés ordinaires; ce mélange, comme s'en est assuré Gré- Irant, est identique comme proportion d'hydrogène avec l'air des poumons, autrement dit Thydrogène, après 5 expirations faites dans la cloche, est distribué uniformément dans les poumons et dans la cloche; il n'y a donc plus qu'une proportion à faire, proportion dont on connaît trois termes, la quantité pour 100 d'hydrogène de la cloche à la fin de l'expérience et la quantité d'hydrogène = 1000 au début de l'expérience; il est facile d'en tirer le quatrième terme, savoir : le volume d'air contenu dans les poumons et dans la cloche, et par suite la capacité pulmonaire. Si, par exemple, l'air de la cloche à la fin de l'expérience renferme 23,5 centimètres cuhes d'hydrogène pour 100, on aura la proportion :

ÏOOX 1000

X = 4,255 représente le volume d'air contenu dans les poumons et dans la cloche, et la quantité d'air contenue dans les poumons après une inspiration d'un litre sera 4,255 — 1000 = 3,255; ce sera la capacité pulmonaire.

Pour avoir le volume absolu des poumons, 11 faudra naturellement faire la correction barométrique et la correction de température. Soient V, le volume à t degrés,/, la tension maximum de la vapeur d'eau à t, T, la température de l'air expiré, F, la tension maximum de la vapeur d'eau à T degrés, H, la pression barométrique, a, le coefficient de dilatation des gaz. Y*, le volume absolu de l'air des poumonS; on a la formule suivante :

Y (1 -4- Ta) (H — /)

Ya =

(1 H- ta) (H — F

La capacité pulmonaire peut aussi s'apprécier directement sur le cadavre, en adaptant à la trachée un tube qui se rend dans une cloche sous le mercure. On ouvre alors les parois thoraciques et les plèvres, les poumons s'affaissent et chassent Pair qu'ils contenaient dans lu cloche où on peut le mesurer.

La capacité vitale varie de 2 litres et demi à 4 litres ; chez

un homme vigoureux, elle est d'environ 3,770 centimètres cubes. Chez la femme, elle (est plus faible, 2,300 centimùtres cubes environ. Elle augmente jusqu'à 35 ans, pour diminuer ensuite. D'après Schnepf, un enfant de 5 à 7 ans renvoie 800 à 1,000 centimètres cubes d'air par une très-forte expiration, .c'est-àdire 4 fois moins qu'un adulte. A la puberté, la capacité vitale augmente très-vite.

La capacité vitale augmente avec la taille (Hutchinson) et la circonférence de la poitrine (Arnold.) Chez l'adulte, elle s'accroît de GO centimètres cubes (iO chez la femmej par centimètre de taille. Le tableau suivant, emprunté à Vierordt, donne la capacité vitale chez les adultes pour les différentes tailles :

Taille Capacité vitale

en centimètres. en centimètres cubes.

Le mouvement augmente le volume de l'air expiré. Si on représente par 1 le volume de l'air expiré dans le décubitus dorsal, on aura les chiffres suivants (Smith) :

Décubitus dorsal ... 1

Station assise 1,18

Lecture 1,26

Station debout .... 1,33

Marche lente 1,9

Marche rapide .... 4,0

Course 7,0

Composition de la masse gazeuse des poumons. — La masse gazeuse des poumons n'a pas une composition uniforme ; elle n'est pas la même dans les diverses parties des voies aériennes. L'air contenu dans les couches profondes est plus pauvre

432 PHYSIOLOGIE F0XCTI0>->;ELLE.

en oxygène, plus riche en acide carbonique et en vapeur d'eau. Si l'on fractionne en deux portions l'air expiré, la première portion, qui vient des parties supérieures de l'arbre aérien, contient moins d'acide carbonique (3,7 p. lOO) que la deuxième (5,4 p. 100) qui vient des parties plus profondes (Vierordt). De cette différence de composition, il résulte que, même en l'absence de tout mouvement respiratoire, il s'établit dans les voies respiratoires des courants de diffusion, un courant d'oxygène allant de haut en bas, et un courant d'acide carbonique allant do bas en haut. Si on arrête complètement tout mouvement de respiration et qu'on mette par la bouche grande ouverte les poumons en communication avec un réservoir d'air, on y trouve au bout d'un certain temps des quantités appréciables d'acide carbonique. Ce sont ces courants qui, dans les cas d'hibernation et de mort apparente, suffisent pour entretenir la respiration sans ventilation pulmonaire. Mais ce sont là des cas exceptionnels et, à l'état normal, pour entretenir la vie, il faut une respiration et par suite une ventilation plus active.

L'air des vésicules pulmonaires doit être plus chargé d'acide carbonique que l'air expiré. Il est difficile de l'évaluer d'une façon précise. Cependant, en ayant égard à la composition des dernières fractions de l'air expiré, on pourrait admettre 7 à 8 p. 100 d'acide carbonique; cette composition est du reste variable, et dans l'inspiration la proportion d'acide carbonique doit être moins considérable et se rapprocher de la composition de l'air expiré. En eff'et, dans l'inspiration, les vésicules pulmonaires se dilatent et leur cavité se remplit de l'air plus pur des divisions bronchiques.

Le renouvellement de l'air dans les poumons se fait de la façon suivante: A chaque inspiration 500 centimètres cubes d'air, en moyenne, pénètrent dans les poumons. Cet air'pur ne parvient pas du premier coup jusqu'aux vésicules pulmonaires, il n'arr rive que dans les premières divisions bronchiques où les courants de diffusion s'établissent rapidement entre lui et l'air vicié plus profondément situé. L'expiration qui fait suite à cette inspiration renvoie 500 centimètres cubes d'air vicié sur lesquels 170 centimètres cubes d'air pur sont rejetés avec l'air vicié contenu antérieurement dans les poumons. En effet, en remplaçant l'air pur, d'après le procédé de Gréhant, par de l'hydrogène, on retrouve 170 centimètres cubes d'hydrogène dans l'air expiré.

Il est donc resté dans les poumons , après une expiration normale, 330 centimètres cubes d'air pur, à peu près les deux tiers de l'air inspiré. Cet air, ainsi introduit par une inspiration, se répartit uniformément dans les poumons avec une grande rapidité, en cinq respirations environ.

Gréhant appelle coefficient de ventilation le chifTre qu'on oIjtient en divisant la quantité d'air pur introduit dans les poumons en une inspiration par la capacité pulmonaire ou la quantité d'air contenue dans les poumons avant cette inspiration : ce chifï're est de 0,11 environ; c'est-à-dire que 100 centimètres cubes de l'air des poumons reçoivent à chaque inspiration 1 1 centimètres cubes d'air pur renfermant 2",35 d'oxygène.

Le coetricient de ventilation augmente avec le volume de l'inspiration, comme le prouve le tableau suivant emj)runté à Gréhant :

Volume

de

l'inspiration.

Vol urne

de

l'expiration.

Volume

d"li vdrot;éne

expire.

Volume

d'hïdrogt-ne

conservé.

Volume

des poumons après

l'expiration.

Coefficient

de

ventilation.

Centimètres cubes.