RÉSULTATS PHYSIQUES ET MÉCANIQUES

Les mouvements de la cage thoracique se traduisent par certaines modifications portant sur le poumon et sur d'autres organes contenus dans le thorax et dans l'abdomen.

10 Effets mécaniques produits au niveau du poumon. —

Les poumons présentent des mouvements d'expansion et de retrait dépendant de l'inspiration et de l'expiration ; sous l'influence de ces mouvements la circulation du parenchyme pulmonaire subit certains changements et, phénomène capital, l'air est alternativement attiré dans les alvéoles pulmonaires et repoussé au dehors.

A. Mouvements du poumon. — Pour comprendre comment les poumons suivent tous les mouvements des parois du thorax, il faut se les représenter comme occupant tout l'espace laissé libre dans la cavité thoracique par les autres organes. Entre leur surface externe et la face interne du thorax il n'y a rien ; c'est-à-dire que l'accolement est parfait entre la plèvre pulmonaire et la plèvre pariétale, et que l'interstice qui les sépare n'est que virtuel ; lors donc qu'on parle du vide pleural, on exprime seulement ce fait que si le thorax pouvait se dilater sans que le poumon suivît ce mouvement, le vide se produirait dans la cavité pleurale. Mais en réalité ce vide ne saurait exister, car lorsque la cage thoracique se dilate dans l'inspiration, la tendance au vide est aussitôt compensée par la dilatation du poumon qui, sous l'influence de la pression atmosphérique, se remplit d'air. La cavité thoracique est donc complè-

lement remplie par les organes qu'elle renferme tant en inspiration qu'en expiration et l'espace virtuel situé entre la surface du poumon et les parois thoraciques ne devient réel que si une blessure du poumon ou du thorax permet l'entrée de l'air dans la poitrine ou s'il se produit un épanchement de liquide dans la cavité pleurale.

Dans les mouvements de dilatation et de resserrement du poumon la plèvre pulmonaire glisse à la surface des plèvres costale et diaphragmatique ; c'est à la base du poumon que ce mouvement de locomotion est le plus accentué ; pendant l'expiration la plèvre diaphragmatique qui tapisse la périphérie du diaphragme s'applique contre la plèvre costale correspondante et le bord tranchant de la base du poumon remonte jusqu'à la sixième ou cinquième côte ; dans l'inspiration le poumon s'insinue entre les deux plèvres de ce sinus costo-diaphragmatique en les écartant, et dans les inspirations profondes son bord inférieur peut arriver jusqu'aux insertions du diaphragme. Il en résulte qu'un instrument piquant enfoncé dans les derniers espaces intercostaux n'atteint le poumon que sur le thorax en inspiration.

B, Circulation pulmonaire, — Certains physiologistes ayant remarqué que le poumon pâlit lorsqu'on l'insuffle et rougit au contraire lorsqu'on le laisse revenir sur lui-même, en avaient conclu que la circulation est ralentie dans cet organe pendant l'inspiration et favorisée pendant l'expiration. Mais les conditions de la respiration artificielle (insufflation de l'air par la trachée) sont tout à fait différentes de celles de la respiration normale. La distension des poumons par insufflation, le thorax étant ouvert, exige en effet que l'air soit introduit sous une pression assez forte pour vaincre la résistance élastique du parenchyme pulmonaire. Cette pression est suffisante pour gêner la circulation capillaire et on comprend alors qu'un poumon ainsi gonflé pâlisse. Mais il n'en est point de même à l'état normal ; en observant la couleur du poumon, sans ouvrir le thorax, par transparence à travers la plèvre, on voit au contraire que c'est pendant l'inspiration que le poumon

rougit et contient plus de sang. Il est facile de se rendre compte qu'il doit en être ainsi en réfléchissant que la dilatation du thorax exerce en vertu du vide pleural une aspiration sur le sang tout comme sur l'air ; la même force qui aspire l'air dans les alvéoles pulmonaires attire donc aussi le sang dans les capillaires du poumon ; l'air et le sang se précipitent ainsi au-devant l'un de l'autre pour combler le vide.

C. Mouvement de l'air dans lk podmon. — Ce mouvement est en dernière analyse tout comme le mouvement du sang dans les vaisseaux le résultat de l'inégalité des pressions. Recherchons les conditions qui se rapportent à l'établissement du courant d'air intra-pulmonaire, puis la quantité d'air qui est mise en mouvement dans l'inspiration et l'expiration, enfin la cause du bruit ou murmure vésiculaire, qui prend naissance dans le poumon pendant le passage de l'air.

a. Pression et vitesse de Vair dans le poumon . — L'entrée et la sortie de l'air proviennent de la différence qui existe entre la pression atmosphérique et la pression de l'air intra-pulmonaire ; pendant toute la durée de l'inspiration la pression intrapulmonaire en raison du mouvement de dilatation du thorax est inférieure à la pression atmosphérique, et la différence est d'autant plus grande que l'inspiration est plus énergique: ainsi un manomètre en communication avec la trachée indique une dépression (ou pression négative) qui, en vérité, ne dépasse pas — i millimètre de Hg dans une inspiration calme, mais qui dans une inspiration profonde peut s'élever à — 57 millimètres de Hg. Cette différence de pression fait naître un courant d'air de l'extérieur à l'intérieur du poumon d'autant plus fort et plus rapide que l'inégalité des pressions est elle-même plus grande. Inversement dans l'expiration, le resserrement du thorax et du poumon élève la pression de l'air intra-pulmonaire à un chiffre supérieur à celui de la pression atmosphérique et fait naître ainsi un courant allant de Tintérieur du poumon à l'extérieur. Pendant l'expiration le manomètre adapté à la trachée accuse une pression positive de 2 à 3 millimètres de Hg qui peut monter à 87 millimètres dans l'expira-

tien forcée. La pression expiratoire est donc supérieure à la dépression inspiraloire ; du reste il est facile de vérifier en aspirant et soufflant avec la bouche dans un manomètre que l'effort d'expiration est plus puissant que l'efTort d'inspiration.

La pression et la vitesse du courant d'air ne sont pas les mêmes dans tout Farbre aérien ; elles diminuent de la trachée aux petites bronches de même qu'elles diminuent pour le sang de l'aorte aux capillaires. A ce point de vue la division des bronches dans le parenchyme pulmonaire entraîne les mômes résultats physiques que la division successive des vaisseaux ; et on peut représenter schématiquement cette division des bronches par un cône dont le sommet serait à la trachée et la base aux alvéoles pulmonaires : cône pulmonaire absolument semblable au cône vasculaire dont il a déjà été question et qui donne lieu pour le mouvement des gaz aux mêmes considérations que celles que nous avons exposées pour le mouvement du sang.

b. Quantité de Vair inspiré et expiré. — La mesure de cette quantité ou spirométrie peut se faire à l'aide d'une simple cloche graduée renversée sur une cuve à eau et maintenue en équilibre par un contrepoids ; on y conduit l'air par un tube portant à une de ses extrémités un embout qui peut s'appliquer sur la bouche. Cet appareil, qui n'est pas autre chose qu'un gazomètre,, constitue le spiromètre de Hutchinso.n. Si après avoir fait une inspiration maxima, on expire dans la cloche tout l'air qu'il est possible d'expulser du poumon, on mesure ce que Hutchinson a dénommé la capacité vitale; cette capacité vitale exprime donc le volume d'air mis en mouvement par le jeu de l'inspiration et de l'expiration forcées. On comprend qu'elle soit éminemment variable suivant les dimensions du thorax et la taille de l'individu ; elle s'élève en moyenne à 3 litres et demi chez l'adulte sain bien constitué. Mais cette quantité ne représente qu'une partie de la capacité totale du poumon ; car après l'expiration la plus forcée, il reste encore dans le poumon un certain volume d'air qui ne peut en être expulsée par le jeu normal du thorax, de même que dans un corps de pompe il existe ce qu'on appelle l'espace nuisible

d'où le piston ne parvient pas à chasser l'air. Cet air ne peut sortir du poumon que lorsqu'on ouvre la cage thoracique, de manière à permettre au poumon de revenir complètement sur lui-même ; encore reste-t-il, même dans ce cas, une certaine quantité d'air qu'on ne saurait chasser qu'en pétrissant et malaxant entre les doigts le parenchyme pulmonaire de façon à en faire un tissu compact analogue au poumon du fœtus qui n'a pas encore respiré. On appelle résidu pulmonaire ou air résidual cette quantité d'air qui reste dans le poumon et ne peut en être expulsée même par les plus grands efforts expiratoires. La capacité totale du poumon comprend donc la capacité vitale de Hutohinson plus l'air résidual.

Dans la respiration ordinaire la capacité vitale n'est pas complètement utilisée, en d'autres termes nous ne respirons pas en donnant aux mouvements thoraciques leur plus grande amplitude ; dans la respiration calme nous n'inspirons et n'expirons qu'un demi-litre d'air en moyenne; cette quantité représente ce qu'on appelle Vair courant. Mais après une inspiration ordinaire, on peut continuer à introduire l'air dans le poumon en mettant en jeu toutes les forces inspiratoires ; la quantité d'air qui vient s'ajouter de la sorte à l'air courant est de 1 litre et demi environ : c'est Vair complémentaire. De même après une expiration ordinaire on peut expulser encore une certaine quantité d'air en employant toutes les forces expiratoires ; cette quantité est appelée air de rései've ; elle s'élève aussi à 1 litre et demi. Tous ces volumes d'air, air courant, air complémentaire, air de réserve, qui constituent la capacité vitale de HuTCHiNsoN peuvent être mesurés directement avec le spiromètre. Mais il n'en est plus de même pour l'air résidual, puisque cet air ne peut être chassé du poumon et pour en connaître la quantité on a dû recourir à une méthode indirecte, à la méthode des mélanges. Après avoir exécuté une expiration à l'air libre, on respire une certaine quantité d'hydrogène contenu dans un ballon jaugé ; ce gaz qui n'est pas absorbé par le poumon se mélange avec l'air renfermé dans les alvéoles pulmonaires et après quelques mouvements respiratoires le mélange d'hydrogène et d'air est homogène dans le ballon et

dans le poumon. Il suffit alors de faire l'analyse du mélange pour savoir quelle est la quantité d'air qu'il renferme dans Tunité de volume ; si l'on a mesuré la quantité d'hydrogène employée, il devient facile par un simple calcul de proportion de connaître la quantité d'air qui restait dans le poumon après l'expiration à l'air libre. Cette méthode très rigoureuse imaginée par Gréhant donne pour le volume de l'air résidual la valeur d'un litre environ. Gréhant appelle capacité pulmonaire la quantité d'air qui reste dans le poumon après une expiraration ordinaire non forcée (air de réserve plus air résidual) ; cette dénomination nous paraît superflue et en tout cas mieux s'appliquer à la capacité totale du poumon. Voici donc maintenant de quoi se compose la capacité totale du poumon :

i Capacité / vitale ^Air complément. 1\500 de ^Air courant 0',500

Hutchinson. (Air de réserve 1\500\ Capacité 3S500 . I pulmonaire

l de Gréhant.

Air résidual 1 litre. ] 2S500

La méthode du mélange de l'air intra-pulmonaire avec l'hydrogène a permis d'étudier la ventilation du poumon, c'est-à-dire la façon dont se renouvelle l'air dans sa cavité. 11 faut bien remarquer que l'air intra-pulmonaire n'est pas de l'air pur, mais qu'il contient, tant pendant l'inspiration que pendant l'expiration, une notable quantité de GO^ (en moyenne 8 p. 100). La quantité d'air pur qui pénètre dans le poumon pendant l'inspiration n'est pas utilisée tout entière ; une partie est perdue et rejetée par l'expiration suivante, l'autre partie reste dans le poumon et se mélange à la masse gazeuse intra-pulmonaire par diffusion. Gréhant a nommé coefficient de ventilation le rapport de la quantité d'air pur qui reste dans le poumon après l'expiration, à la masse gazeuse qui s'y trouve alors et qu'il appelle capacité pulmonaire. Pour déterminer la quantité d'air pur demeurée dans le poumon après l'expiration, Gréhant remplaça l'air par l'hydrogène. Il inspira 500 ce. d'hydrogène c'est-à-dire une

quantité 'égale à celle de Tair courant et expira le même volume. Ce dernier était composé d'un mélange d'hydrogène et d'air venant du poumon ; l'analyse démontra qu'il renfermait 170 ce. d'hydrogène. La différence représentait l'hydrogène resté dans le poumon. L'air se comportant comme l'hydrogène, il en résulte qu'après chaque mouvement respiratoire, sur les 500 ce. de l'air courant, 170 ce. sont rejetés et 330 ce. restent dans le poumon et se mélangent par diffusion avec la masse gazeuse intra-pulmonaire. En divisant donc

330 ce. par le volume de la capacité pulmonaire, on aura le

coefficient de ventilation : -..^,, = 0,13. Ce coefficient varie

naturellement avec la capacité pulmonaire et le volume de l'air inspiré. A ce dernier point de vue Gréhant a remarqué qu'une forte inspiration produit une ventilation plus efficace que deux inspirations plus petites apportant cependant le même volume d'air.

c. Murmure vésiculaire. — En appliquant l'oreille contre les parois thoraciques on perçoit pendant toute la durée de l'inspiration et au début de l'expiration un souffle doux, moelleux, appelé bi'uit ou murmure vésiculaire. Au niveau de la trachée et de la bifurcation des grosses bronches ce bruit est plus fort et plus rude {souffle bronchique). Le murmure vésiculaire ne provient pas seulement de la propagation des bruits laryngiens et trachéaux à la masse gcizeuse des poumons ; mais il doit être attribué au frottement de l'air contre les parois des petites bronches et au déplissement des alvéoles. Chauveau et BoNDET ont observé qu'après la section transversale de la trachée faite de manière à permettre la libre entrée et sortie de l'air, le bruit bronchique disparaît tandis que le murmure vésiculaire persiste ; et que, par contre, la section des pneumogastriques (qui paralyse les petits muscles des bronches et dilate leurs anneaux) abolit le murmure vésiculaire et laisse intact le bruit trachéal.

2^ E£fets produits par les mouvements respiratoires sur les organes autres que le poumon. — Les mouvements

d'inspiration et d'expiration, font sentir leurs effets sur tous les organes contenus dans le thorax et l'abdomen. Nous avons déjà fait remarquer qu'ils exercent leur influence sur la circulation intra-cardiaque et sur la circulation des veines voisines du cœur et du thorax. L'effet de l'aspiration thoracique est non seulement d'attirer l'air dans le poumon, mais aussi le sang dans les cavités cardiaques. Si après avoir fait une expiration forcée on dilate le thorax en maintenant la bouche et le nez fermés {expérience de Muller), l'air ne pouvant entrer dans le poumon, le vide intra-thoracique est comblé seulement par l'afflux du sang dans le cœur et les gros vaisseaux qui se distendent ; la circulation veineuse est ainsi favorisée, mais la circulation artérielle est au contraire gênée et la pression sanguine baisse dans les artères périphériques. Inversement, si après une profonde inspiration on fait une forte expiration en fermant la glotte comme dans l'efl'ort ou en se bouchant les narines [expérience de Valsalva), la masse gazeuse comprimée dans le poumon transmet cette compression au cœur et aux vaisseaux intra-thoraciques ; ceux-ci se vident alors plus ou moins du sang qu'ils contiennent, une stase veineuse se produit et la pression sanguine augmente dans les vaisseaux périphériques. Si la compression du thorax est très forte et se prolonge, le cœur peut même s'arrêter et le pouls disparaître, d'où syncope.

Les mouvements respiratoires font sentir aussi leur influence sur les organes abdominaux. Pendant l'inspiration calme le diaphragme en diminuant sa voussure abaisse le foie et comprime la masse intestinale, d'où projection en avant de la paroi antérieure de l'abdomen. L'augmentation de pression intraabdominale favorise la circulation dans les branches de la veine porte et dans la veine cave. Lorsque le diaphragme remonte dans l'expiration calme, le foie suit ce mouvement d'ascension et les autres viscères subissent une décompression. Dans l'expiration forcée, dans l'effort, les viscères abdominaux sont par contre fortement comprimés par suite de la contraction énergique des muscles expirateurs qui entrent dans la composition des parois du ventre .

ARTICLE II