IV. La disfestion , l'assimilation alimentaire en "encrai
les mille et mille sécrétions et transformations chimiques qui s'opèrent dans l'organisme doivent ceitainement contribuer à augmenter ou à diminuer le développement du calorique.
Elles y entrent toutefois pour une part beaucoup plus ftiible qu'on ne pourrait être porté à le croire, et ce n'est pas à elles en tout cas qu'on est en droit d'attribuer les variations que j'ai pu observer dans le rapport de l'oxygène absorbé au calorique produit. En effet, dans mes expériences, on tenait compte de l'état des individus : ils étaient tantôt fatigués par un travail prolongé, par des courses, tantôt à l'état de repos complet; ils étaient tantôt à jeun, tantôt repus, tantôt en pleine digestion. L'équivalent calorifique ne variait pas pour cela plus que quand on opérait sur deux individus tout à fait dans les mêmes conditions actuelles. J'ajouterai que j'ai expérimenté avec soin sur moi-même, soit au début d'une fièvre assez intense, soit avant ou après d'énergicpies soustractions de calorique opérées par des lotions d'eau froide générales (traitement hydropathique) ; et je n'ai pas obtenu non plus de différences marquées dans notre nombre. Toutes les actions internes dont nous venons de parler influent certainement sur notre équivalent ; mais il faudrait des expériences beaucoup plus justes que les miennes pour mettre cette influence à jour.
V. Et provisoirement nous devons admettre que les variations de notre ra[)p()rt sont dues plutôt à ce que l'oxygène absorbé ne se combine pas toujours de la même manière abso- Uk; et identique avec les mêmes éléments combustibles qu'il trouve; dans le corps.
W. Ea quantité d'oxygène absorbé et, par suite, la quantilé (le ciialeur produite varient non-seulement d'une \wvsonne à Taulre, comme cela se conçoit aisément, mais d'une
('^[)oquo à l'autre, d'un jour à l'autre, cIkv. le même individu Il serait certainement très-important d'étudier expérimentalement ces vai iations pour en trouver la cause.
YII. IMais supposons maintenant qu'une personne se trouve [)endant une période d'une certaine durée dans les mêmes conditions de développement calorifique : trois choses essentielles peuvent varier encore pendant cette période et alors sans avoir aucune influence sur les poids d'oxygène absorbé en un même temps : i° le nombre des respirations, par heure (par exemple); 2° le volume total d'air aspiré et expiré pendant cette heure; 3*^ et enfin la quantité relative d'oxvgène enlevé à l'air sur le volume total, autrement dit, la puissance absorbante des poumons.
Il résulte de là, pour nous servir du langage mathématique, que le dernier de ces éléments est une fonction inverse des deux premiers, c'est-à-dire que si le volume aspiré et expiré par heure vient à croître, soit par suite de l'accélération, soit par suite de l'augmentation d'amplitude du mou\ement respiratoire, la quantité relative d'oxygène saisi diminuera en ])roportion inverse exacte. Et si, par hasard, deux individus produisent la même chaleur et consomment le même poids d'oxvgène, il se pourra que l'un aspire 800 litres d'air [)ar heure, tandis que l'autre n'en aspire que 4oo j mais il est certain que les poumons du premier enlèveront seulement 2 pour 100 d'oxygène à l'air, si ceux du second en prennent 4 poiu' 100. C'est ce qui est ressorti de la manière la plus lrapj)ante de mes expériences sur des sujets de tempéraments différents. Il résulte de là que la puissance absorbante des [)Oumons vis-à-vis de l'oxvgène ne repose j)as simplement, comme on pourrait être porté à le croire d'abord, sur ini simple phénomène d'endosmose, sur une [)ropriété passive, ou du moins [)urement physique, des tissus pulmonaires;
mais qu'elle dépend d'un état de vitalité générale, gouverné dans ces tissus par le système nerveux tout entier.
Ce fait résulte aussi d'autres expériences que j'ai faites accessoirement et dont il serait trop long de donner ici les détails, mais dont l'ensemble établit : i"" que la quantité d'oxygène absorbé par les poumons n'est pas du tout diminuée ou augmentée d'une manière directement proportionnelle aux variations que l'on fait subir aux proportions relatives de l'azote et de l'oxygène ; 2° que cette quantité n'est proportionnelle, d'une manière absolue, ni à la durée du séjour de l'air dans les poumons, ni à la vitesse de la respiration, ni à son amplitude, ni à la vitesse de la circulation (estimée par le nombre des pulsations), mais qu'elle dépend d'une manière complexe de tous ces éléments à la fois ; 3^^ et qu'en somme elle est gouvernée d'une manière des plus remarquables par les besoins de l'organisme à cliaque instant.
État de mouvement.
Lorsque nous nous livrons à une expérience ou à un travail régulier , plusieurs pliénomènes connus de tout le monde , mais pourtant très-dignes d'attention , se manifestent : la vitesse de la respiration et du pouls s'accroît, les aspirations deviennent plus profondes ; une chaleur plus considérable se fait sentir, et se répand plus complètement dans toutes les parties du corps. En faisant l'analyse de l'air expiré, nous reconnaissons qu'il est plus dépouillé d'oxygène et })lus riche en acide carboniqr.e que quand nous sommes au repos : \i\ puissance absorbante des poumons s'accroît en un mot aussi.
L'accélération du mouvement respiratoire, l'accroissement
(le sou amplitude et l'augmeutation du pouvoir aljsorbant conspirent à augmenter la consommation en poids de l'oxygène pour un même temps.
L'accroissement du développement de calorique est-il proportionné à celui de l'oxygène? Deux cas se présentent ici d'une manière remarquable, et viennent répondre en deux sens opposés.
YIII. Supposons que nous déterminions exactement le poids d'oxygène consommé par heure par l'individu qui se livre à un travail corporel parfaitement régulier. Il est clair qu'en multipliant ce poids par le nombre 5,2 nous aurons le nombre de calories que produirait ce poids d'oxygène absorbé chez le même individu en repos.
Supposons qu'en même temps nous déterminions le nombre de calories réellement développé pendant le travad. La comparaison de ce nombre réel avec le nombre calculé, comme il vient d'être dit, nous apprendra comment l'oxygène se trouve utilisé au point de vue calorifique.
Eli bien, voici ce que nous observons d'une manière parfaitement claire. Prenons les deux modes de mouvement les plus élémentaires pour exemple :
1° Supposons que nous montions un escalier ou que nous gravissions une montagne.
La comparaison de nos deux nombres de calories nous apprendra que le nombre réel produit est toujours inférieur au nombre calculé.
2^ Supposons que nous descendions un escalier ou une montagne. La compai'aisoii de nos nombres nous dira que la quantité de calorique produite est toujours au moins égale et très-souvent supérieure à la quantité calculée.
Le mouvement ascendant annihile donc dans l'iiuUvidu une partie du calorique que l'oxygène est capable de produire.
La marche descendante non-seulement n annihile rien, mais au contraire détermine une production de calorique supérieure à celle dont est capable l'oxygène.
Clés deux faits contraires frappent de nullité toute interprétation physiologique qui ne reposerait pas directement sur la distinction mécanique des deux modes de mouvement. Le fait suivant vient s'ajouter à cette espèce de démonstration forcée, en nous apprenant qu'une loi mathématique précise (aussi précise du moins que peut l'être ce qui concerne les êtres vivants), gouverne les quantités de calorique annihilées dans le premier cas.
IX. En effet, chez le même individu, la différence en moins que nous trouvons entre le nombre de calories calculé et le nombre réel produit ne repose sur rien de fortuit.
Que faisons-nous en montant un escalier, par exemple? Nous élevons en un temps donné notre poids à une certaine hauteur; selon que nous marchons plus ou moins vite, nous élevons ce poids à une hauteur plus ou moins grande dans le même ,temps. Eh bien, faisons dans divers cas le produit de notre poids par les hauteurs atteintes, et comparons ce produit avec le nombre de calories que l'oxvgène eu produit de moins, nous trouverons, chose singulière, un rapport presque constant entre ces deux éléments en apparence si différents.
Le produit de notre poids par la hauteur gravie est ce qu'on nomme en Mécanique le travail exécuté par nous. Eh bien, il y a presque j)roportionnalité entre la somme de ce travail et le nombre de calories que le mouvement ascendant a empêché de se produire.
X. Je me suis servi de l'exemple le plus simple des deux genres de mouvement. Les résultats seraient rigoureusement
les mêmes si, au lieu de nous servir de nos jambes pour nous élever ou pour descendre, nous appliquions la force de nos bras à un mécanisme convenable, et si, à l'aide de ce mécanisme, nous élevions ou abaissions un poids égal à celui de notre corps (ou à tout autre) à une certaine hauteur en un temps donné.
Il est facile de reconnaître, en thèse générale, que tous nos mouvements, ou du moins tous leurs résultats, peuvent se traduire numériquement par un poids élevé ou abaissé en un temps donné à une certaine hauteur. Lorsque nous traînons, par exemple, un fardeau sur un plan horizontal, l'effort exercé peut s'exprimer en poids, et le chemin parcouru par le fardeau n'est autre chose que la hauteur à laquelle nous aurions élevé ce poids dans le même temps, etc., etc.
Mais quelle est donc la différence qui 'existe pour le moteur vivant entre ces deux effets : élever un poids ou abaisser un poids?
Au premier abord, le physiologiste répondra que la différence est nulle, et que l'individu travaille dans les deux cas. puisqu'il fait des efforts musculaires. Pour le mécanicien, la différence est immense. Pour lui, le moteur qui élève un fardeau est le seul qui travaille ; celui qui résiste à un fardeau qui descend, et de manière à régulariser la descente, nonseulement ne travaille pas, mais devient le collecteur d'un travail exécuté par le fardeau lui-même. Nos chutes d'eau, par exemple, qui nous donnent si souvent et à si ])eu de frais de la force motrice, sont-elles autre chose que les réceptacles du travail de l'eau? Mais rien ne peut se perdre dans la natuiT. Que deviennent tous ces mouvements produits dans nos chutes d'eau, qui viennent s'anéantir dans nos usines!^ Ils produisent de la chaleur, ou de l'électricité, ou de la lumière, ou toute autre force cquivalenle. Si nous pouvions
placer une filature, un tissage, etc., dans un immense calorimètre, nous trouverions que, pour chaque poids d'eau de 425 kilogrammes qui est descendu de i mètre dans notre chute, il s'est développé une calorie, une unité de chaleur.
Pour le mécanicien donc, l'homme qui élève un fardeau doit faire disparaître du calorique, et celui qui résiste à un fardeau qui descentl doit produire du calorique, et c'est ce que l'expérience confirme.
XL Le muscle qui se contracte occasionne une dépense de calorique dans l'être vivant. Le muscle contracté qui se détend sous l'action d'un effort externe (d'un fardeau qui descend) ne dépense pas de calorique, mais en fait produire .
XII. Nous disons en général que l'exercice corporel nous réchauffe : il importe maintenant de s'entendre sur le sens de cette expression.
1° Nous voyons que chez l'homme qui élève un fardeau, ou qui s'élève en marchant, une partie du calorique que l'oxygène serait capable de produire à l'état de repos disparaît par suite du travail cL ne donne lieu à aucun èchauffement. Pourtant la plui)art des personnes qui montent une montagne prennent ciiaud et vont même jusqu'à suer. C'est que l'accélération de la respiration et de la circulation et l'augmentation de la puissance absorbante des poumons produisent une consommation d'oxygène et une production de calorique exagérées, et de ce calorique une partie seulement est consommée pour le travail, tandis que l'autre chauffe effectivement l'individu.
u" Il est à remarquer cependant, et c'est là un fait important, que plus un homme est robuste et habitué à la fatigue, moins il se i)ro(luit chez lui de ce calorique en excès
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que nous appellerons inutile. Chez cet homme, ra])Sorption (le l'oxygène croit beaucoup moins que chez l'incliviclu faible, et cette absorption est d'autant moindre que l'on a mieux su se faire à un travail donné.
3° Il est donc beaucoup plus vrai de dire que chez l'individu bien portant et robuste le travail détermine une soustraction de calorique, utile la plupart du temps, et que, si ce travail réchaufle, c'est bien plutôt parce qu'il détermine une juste et équitable distribution de calorique entre tous les organes.
Au point de vue hygiénique, nous voyons la différence qu'il y a entre un exercice modéré et un exercice violent. Le second détermine une absorption d'oxygène exagérée et mi excès de calorique non-seulement inutile, mais la plupart du temps nuisible. Le premier, au contraire, ne fait qu'équilibrer le calorique en même temps qu'il opère par les j)oumons l'élimination d'une partie des principes qui sont devenus inutiles à l'organisme.
XIIL La loi qui établit un rapport entre le travail produil |)ar l'animal et le calorique que ce travail annihile dans l'organisme fait de l'être vivant un véritable moteur, en un sens du moins. L'être vivant doit donc être, comme tel, muni d'un système régulateur qui le mette à même de pourvoir à tous les besoins du moment.
L'appareil respiratoire , circulatoire et musculaire tout entier est en effet gouverné de telle sorte par l'appareil iktveux que, dès que le travail mécanique commence^ les poumons sont mis à même de fournir la quantité d'oxygène (pii va devenir indispensable.
Dès les cinq premières minutes de travail régulier, la vitesse et l'amplitude du mouvement respiratoire et circulatoire, et la puissance absorbante des poumons se mettent tu
- .'ÎS -
(j!i«'l(juc ^orte au diapason du travail ([iic les iiiusc-lcs ont à exécuter; mais la régulation et la tlisliihulion du laloricjuc i(M)()s('nt encore sur d'autres piiénomènes.
Xl\'. Aristotc soutenait que la respiration était néc;'ssaire pour eidever sans cesse le calorique j)ro(luit par la \ie. (hul- (uics pliNsiciens modernes, tond)anl dans un excès contniire, (Uioicnic j)lus léj^itinie, ont assimilé les poumons a un \éntable iourneau placé dans le corps vivant: enlln, d'un autre coté, (|uel(jues ])hvsiologisles ont dit (piil ne se produit aucune chaleur tians les poumons, et que le caloricpie se dé- \('lopi)e dans tout l'ensemble de l'organisme par suite tle roxvg:énation tlu saui;.
La nature, (jui n*a aucun système préconçu, a mis tl'ac- (ord ces trois idées contradictoires. Tout gaz dont on réduit de force le volume produit du calorique; tout gaz dont on laisse le volume s'augmei.ter se refroidit.
1 /oxygène condensé jKir le pouvoir absorbant tles tissus pulmonaires produirait une chaleur nuisible à ceux-ci, si l'a» ide carbonique ne prenait en même temps la forme gazeuse et n'enlevait j)ar là ce (pie l'absorption a produit.
l/oxNgène, connue on l'a dit maintes fois déjà, est seulement saisi par le sang veineux pour être porté dans les divers organes, ou s'opèn-nt ensuite des combinaisons plus défnnes, et où s<' produit, par suite, du caloricpje. Mais ci' simple acte d"al)-.oi|)tinn jyrodiiit du calorique localcmenl dans les poumons, el <'e caloricpie serait morlrl aii\ tissus, s il n'i-lail éliminé .i I instant .
Ollc climiiiation sciait dune maiiieri' Ires-simple : i" I. ;iir (|iii [ciietic dans li's poumons est j)lus Iroid <[u<' < (lui (|iii < Il sort .
2" ('.«'lui (pii \ «'iilrc ((tnticiil moins de \ ajx'ur d'eau qur celui qui eu sort. I.cs poumons sont ih)uc rdroidis a la (ois
par le contact de Tair et par l'évaporation crime certaine quantité d'eau.
La quantité de chaleur enlevée ainsi dépend, toutes choses égales d'ailleurs, de la température de l'air inspiré, de son degré de saturation de vapeur d'eau, enfin des volumes inspirés et expirés en un temps donné. Elle reste constante tant que ces trois éléments ne varient pas.
Si le travail musculaire ne faisait accroître que la puissance absorbante des poumons, l'excès d'oxvgène saisi déterminerait encore une chaleur mortelle; mais ce travail augmente en même temps la vitesse et l'amplitude du mouvement respiratoire , et dès lors le refroidissement opéré devient suffisant.
L'expérience a démontré que dans l'état de travail l'atr emporte plus de chaleur des poumons que dans l'état de repos.
L'opinion d'Aristote (en un sens du moins) et les deux opinions des physiologistes modernes ont donc raison à la fois et sans nulle contradiction paradoxale.
XV. La loi d'équivalence qui, dans l'être vivant, relie le travail mécanique exécuté avec la chaleur produite en moins parla respiration, cette loi assimile, disons-nous, ce moteur \ivant à nos moteurs mécaniques en général. Cependant l'être vivant n'est point ce que nous nommons un moteur à calorique. Ce n'est point le calorique produit par la respira- 'tion qui peut déterminer les contractions musculaires, sous l'action de notre volonté.
Il s'ensuit que, dans l'être vivant, le calorique se trouve en équilibre avec une autre force, l'électricité, le fluide nerveux, comme on voudra; et l'oxygène absorbé pendant le travail donne d'autant moins de calorique qu'il produit plus de cette autre force qui détermine les contractions musculaires
llr'iiffn// Il ni e.vistc entre le trav;iil pioduit et la chaleur consommée par 1(1 mac/iine à vnj)cur .
Les expériences premières que j'ai faites sur ce moteur remontent plus haut encore que les j^récédentes : aux années i854 à i858; mais, quant à elles du moins, je n'ai pas éprouvé le triste regret que j'ai eu à exprimer quant à mes exj)ériences sur la chaleur humaine. Non-seulement j'ai pu les répéler sous toutes les formes et de plus en plus exactement, mais, surtout et tout récemment, j'ai eu la satisfaction de trouver ce qui m'avait fait défaut autrefois, le concours de deux aides dont l'activité, le talent el le dévouement à l'œuvre conuuune ne sauraient être surpassés.
Au lieu de relater des expériences déjà décrites, j'aurai à j)résenter non-seulement des expériences nouvelles, mais niènK' à décrire les modifications notables introduites dans ma première méthode d'observation.
b'inipf)rlance de l'étude d'un moteur tiurmique comme la m uHiiuc à vapeur ne saurait échapper à personne. Il ne s'agit plus ici, comme dans les oljservations sur la chaleur liimiainc. dune frêle niachine cpii ne peut marc^hcr plus d'une ou deux heures sans se fatiguer et s'arrêter de lassitude, machine dans laquelle d'ailleurs se passent une foule de phénomènes (|ue la science peut-être ne déhrouillera jamais et (pii troublent en partie la netteté de la loi cherchée.
Il s'aL'it d'un iiiolenr puissant el rohnste. j)ou\ant être soumis a I expérience pen<laiit des joni'iiêes, des semaines entières, et donc de ce cai'actèi'c si essentiel pour la recln ivhe d'nn<' loi : (jne tous les phénomènes (pii s'y passent sont inesurahles dans leur esj>èce et dans leur grandeur T.e corps (|ni, soinuis à l'action alternative de la chaleur «'t du lioid,
y donne le travail ne subit aucune modification chimique ou physique permanente : il en sort absolument dans l'état où il y entre.
Suivons, en effet, par la pensée ce qui se passe dans ime machine à vapeur arrivée à un régime stable de travail. Je suppose cette machine pourvue de tous les perfectionnements qu'elle a reçus dans ces dernières années. L'eau alimentaire, à une température de 20 à 3o degrés environ, entre continuellement dans des réchauffeurs qui, utilisant la chaleur autrement perdue de la fumée, la portent à une température très-voisine de l'élDulUtion. Des réchauffeurs elle passe dans la chaudière, où elle est mise de fait en contact avec une source de chaleur à température élevée, le foyer; elle bout et s'évapore sous une pression constante; on dit en Physique quelle change cVétat ; en réalité elle se dilate énormément et })rend un volume de plusieurs centaines de fois supérieur à son volume primitif. Au sortir de la chaudière, la vapeur, le gaz aqueux, disons l'eau dilatée, tantôt se rend directement au cylindre moteur, tantôt passe d'abord par un appareil surchauffeur où elle reçoit une nouvelle addition de chaleur qui, sans modifier sa pression, augmente encore son volume. Arrivée au cvlindre, elle pousse en avant le piston moteur, d'abortl avec la pression de la chaudière (ou à peu près); j^uis, la communication avec la chaudière étant coupée, elle agit par détente, c'est-à-dire que, son volume croissant, sa pression et sa température vont en baissant; puis enfin, le piston étant au bout de sa course, le gaz aqueux est mis en contact avec une source de froid, autrement dit, avec une grande masse d'eau à une température aussi basse que possible. Le gaz se condense et redevient liquide; on dit en Physique c[\\il change d'état; disons qu'^'Z se contracte et revient à son volume primitif en perdant la presque totalité de sa
