VI. — Composition chimique

La respiration dépend essentiellement de la composition chimique de l'air : or la respiration imprime aux matériaux importés dans l'économie par la digestion les propriétés qui les rendent aptes à se combiner avec nos tissus : par le rôle qu'elle joue dans la formation du sang, elle domine les fonctions de la vie animale et de la vie plastique. D'un autre côté, le degré d'altération que subit l'air inspiré est en rapport, comme nous l'avons vu, avec l'âge, le sexe, la constitution ; il l'est encore avec l'état de repos ou l'exercice, avec l'activité de la digestion et de la plupart des sécrétions, notamment de la peau, des reins et du foie. Enfin, il varie suivant la température et la pression. A tous ces litres, il importe de déterminer la nature et la quantité des échanges qui s'opèrent entre l'homme et l'air atmosphérique. Cette donnée nous sera encore indispensable pour la solution des questions qui se rattachent aux habitations publiques et privées.

Le phénomène capital de la respiration, sous le rapport de la composition chimique de l'air, consiste dans l'absorption d'une certaine quantité d'oxygène et dans l'exhalation d'une quantité à peu près équivalente d'acide carbonique ; les expériences qui ont été faites pour déterminer le rapport des gaz expirés s'accordent sur ce point (2). Quelle est donc la proportion de carbone consommée par la respiration? D'anciens observateurs l'ont portée à 1U grammes par heure, ce qui ferait okO grammes par jour. Dumas a expérimenté sur luimême (3) : chacune de ses inspirations introduisant un tiers de litre dans ses poumons, et chaque minute donnant quinze à dix-sept, inspirations, l'air expiré renfermait de 3 à 5 pour 100 d'acide carbonique; il avait perdu de & à 6 pour 100 d'oxygène. Ces bases fournissent pour chaque jour de vingt-quatre heures :

16 inspirations -f- 1/3 litre = 5 litres, 3 air expiré par minute.

318 — air expiré par heure.

7636 — air expiré par jour de 24 heures.

En admettant comme moyenne h pour 100 d'acide carbonique dans cet air, ou

(1) Hippocrate, Œuvres complètes, traduction nouvelle avec le texte en regard, par E. Littré. Paris, 1840, t. II, p. 85.

(2) Magnus, /oc. cit., p. 186.

(3) Dumas, Essai de statique chimique , p. 82.

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aurait J2Ut,7 acide carbonique à l'heure, 305Ut,8 par jour : ce qui donne en poids 166 2/3 grammes de carbone brûlé par jour; 55 5/9 grammes de carbone qui représenteraient l'hydrogène brûlé par jour; total brûlé en 2k heures, 212 2/9 de carbone = 9 grammes par heure, soit de carbone, soit de son équivalent en hydrogène. Dumas considère la consommation de 10 grammes à l'heure comme la plus près de la vérité pour la masse commune des hommes, et il l'estime à 15 pour les individus qui font exception par leur stature, par le développement de leur poitrine, par leur appétit, etc. Andral et Gavarret, qui ont prolongé chacune de leurs expériences pendant une heure, ont fixé la consommation du carbone, pour l'âge de vingt à trente ans, à 12 grammes l'heure, proportion qui varie peu de trente à quarante. On voit que le calcul a fourni à Dumas une approximation qui peut être acceptée comme moyenne générale.

En effet, Andral et Gavarret ont fait voir que la consommation du carbone par la respiration virile est portée progressivement de 5 à 12 grammes à l'heure ^ de l'âge de cinq à dix ans, pour revenir ensuite de 12 à 5 dans la période de quarante à cent ans; de plus, les femmes les mieux constituées ne consomment que 6gr,4 jusqu'à l'époque de la ménopause. Le chiffre 9, posé par Dumas, résume donc les inégalités de la consommation suivant les âges, les sexes, les constitutions, l'état de santé, etc. , et il peut servir de base à des évaluations qui portent sur les masses. Étant admis, d'après cette donnée numérique, que chaque inspiration épanche un tiers de litre d'air dans les poumons, il reste à discuter la quantité du mouvement respiratoire, Séguin évalue le nombre des respirations de 11 à 20, Laennec de 11 à 15, Dalton à 20, Davy à 26, Allen et Pepys à 19, Magendie à 15, Dumas de 15 à 17 (sur lui-même) ; ce qui donne une moyenne de 18, — On trouvera donc, d'après ces bases, que

15 resp. par minute = 21,600 resp. par 24 h. = 7,200 d'air respiré en 24 h.

L'azote est-il absorbé ou exhalé? Est-il tour à tour rejeté ou puisé dans l'atmosphère suivant les besoins de l'individu? Les expériences de Dulong et Despretz présentent une exhalation d'azote notable et constante ; deux expériences seulement sur dix-sept, faites par Duîong, n'ont donné ni exhalation

(1) Les auteurs sont loin de s'accorder sur la quantité d'air consommé dans chaque respiration. Nous avons cru devoir adopter la donnée de Dumas, puisqu'elle confirme par le calcul le résultat des recherches d'Andral et de Gavarret, recherches dont ce dernier nous a démontré l'exactitude sur l'appareil même qui a servi à les faire. Davy évalue la quantité d'air inspiré et expiré dans chaque respiration de 10 à 13 pouces cubes d'air 0m-c ,000198 à 257; Dalton, à 30 pouces cubes = O^-c, 000594 ; Allen et Pepys, à 16 1/2= 0°»-%000326; Menzies, à 40 =0^.^000782. Burdach (Traité de physio-

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ni absorption; l'exhalation d'azote a été constatée dans deux cents expériences au moins par Despretz, qui en fait une loi générale. Ainsi on ne peut affirmer que la respiration enlève de l'azote à l'air; mais il est certain qu'elle en dégage. Berthollet, Nysten, Treviranus avaient été conduits a cette opinion par leurs expériences avant Despretz, et elle est confirmée indirectement par les recherches de Boussingauit, qui ont prouvé qu'on ne retrouve pas dans les excréments ni dans les urines la totalité de l'azote fourni par les aliments. Les belles recherches de Regnault et Reiset (1), en Allemagne celles de R. F. Marchand (2), sont venues confirmer l'opinion d'Edwards, qui admet que le dégagement et l'absorption d'azote coïncident toujours pendant la respiration, et que l'on n'observe jamais que la résultante de ces deux effets contraires; les deux expérimentateurs ont vu que les mammifères, soumis à leur régime alimentaire habitue], dégagent toujours de l'azote, mais en très-petite quantité, presque toujours moins d'un centième du poids de l'oxygène total consommé : sous l'influence de l'inanition, l'absorption d'une proportion équivalente d'azote s'observe presque constamment chez les oiseaux, très-rarement chez les mammifères. Si, après plusieurs jours d'inanition, l'animal passe à une alimentation très-différente de son régime habituel, il absorbe souvent encore de l'azote pendant quelque temps; le fait constaté chez des poules, se répète chez l'animal souffrant par suite du régime auquel il est soumis.

Tels sont les changements principaux que subit par l'acte de la respiration le mélange d'oxygène, d'azote et d'acide carbonique qui constitue l'air atmosphérique. Respires isolément, ces trois gaz sont impropres à l'entretien de la vie. 1° L'oxygène peut être respiré par l'homme pendant près de dix minutes; il accélère la circulation et procure une sensation de bien-être et de chaleur dans la poitrine ; les animaux y meurent plus tardivement que dans l'air non renouvelé. La théorie porte à supposer que l'exhalation d'acide carbonique doit augmenter quand la respiration a lieu dans l'oxygène : c'est ce qui résulte en effet des premières expériences de Spallanzani et de Allen et Pepys; mais ces mêmes observateurs sont arrivés depuis à des résultats différents. Davy, après une expiration prolongée et faite avec effort, respira pendant une demi-minute et par sept inspirations profondes, 102 pouces cubes de gaz oxygène; il expira 5,9 pouces cubes d'acide carbonique, tandis qu'après une seule inspiration ordinaire de 100 pouces cubes d'air atmosphérique, il expirait 4,5 pouces cubes du même acide. La respiration des animaux des diverses classes, dans une atmosphère renfermant deux ou trois fois plus d'oxygène que l'air

logie,t. IX, p. 498) explique ces différences par celles des sujets mis en expérience; ce qui nous paraît forcé, car les différences d'âge, de vigueur musculaire, etc., ne peuvent faire varier le résultat de 10 à 40. Lui-même s'arrête au terme moyen de 18 pouces cubes = 0m-c-, 000356 ; calculée d'après cette moyenne, la respiration ferait passer en 24 heures, à travers les poumons, 466 000 pouces cubes d'air = 9m.c .226800.

(1) Regnault et Reiset, Annales de chimie et de physique, 18/Ï9, t. XXVI, p. 510.

(2) R. F. Marchand, Journal fur practische Chemie,t. XLIV, 1848.

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normal, ne présente aucune différence avec celle qui s'exécute dans l'atmosphère terrestre ; même consommation d'oxygène, même rapport entre l'oxygène contenu dans l'acide carbonique et l'oxygène total consommé; même exhalation d'azote : que deviennent, à côté de ces faits constatés par un expérimentateur tel que Regnault, les spéculations hygiéniques et thérapeutiques de Deslandes (1) sur l'emploi hygiénique et thérapeutique d'un air plus chargé d'oxygène que l'air ordinaire ? La diminution, dans certaines limites, delà quantité d'oxygène inspiré est également sans influence sur la respiration, les globules sanguins s'emparant de tout l'oxygène qu'ils peuvent enlever à l'air, pourvu que celui-ci ne contienne pas un excès d'acide carbonique. Sur les plateaux de l'Amérique centrale et sur le littoral de la mer, les phénomènes chimiques de la respiration sont identiques, et cependant dans les villes de Puno et de Potosi, situées à 4000 mètres au-dessus du niveau de la mer, les 12 000 habitants de la première de ces viiles et les 30 000 habitants de la seconde n'introduisent dans leurs poumons, à chaque inspiration, que les deux tiers environ de la quantité d'oxygène que l'on respire sur les côtes de l'Océan (Liebig). 2° Les expériences de Spallanzani, de Humboldt et Provençal, Collard de Martigny, Nysten et Goutanceau, prouvent que, par la respiration du gaz azote, il s'exhale de l'acide carbonique : ces deux derniers, après avoir respiré de l'azote pur, ont toujours trouvé dans l'air qu'ils expiraient 0,04 à 0,05 (2 à 2,5 pouces cubes) d'oxygène. Néanmoins la mort arrive promptementdans le gaz azote; et si quelques gorgées seulement de ce gaz peuvent être respirées sans péril, les chiens y périssent au bout de cinq minutes (Nysten). 3° Le gaz acide carbonique, lorsqu'il est inspiré pur, entraîne prompiement l'asphyxie; de plus, les expériences de Nysten ont fait voir qu'il renverse les phénomènes chimiques de la respiration ; en effet, ayant asphyxié au bout de deux minutes un chien avec 1056 centimètres cubes de ce gaz, Nysten trouva que 346,08 avaient été absorbés, qu'il avait été exhalé au contraire 9,86 d'oxygène et 266,22 d'azote. Si l'on inspire de nouveau de l'air qui vient d'être expiré, et qui est par conséquent chargé d'acide carbonique, l'exhalation de ce dernier gaz diminue (expériences de Davy, Allen, Pepys et Nysten). Conclusion : le mélange de ces gaz dans les proportions indiquées plus haut est indispensable à l'entretien de la respiration : l'homme meurt dans l'azote et dans l'acide carbonique, moins par l'action de ces gaz que par l'absence de l'oxygène (2) ; car, quand même l'acide carbonique est absorbé au fur et à mesure de sa production, la gêne de la respiration augmente en raison inverse de la quantité d'oxygène qui reste (Kdwards, p. 200); mais l'oxygène

(1) Deslandes, Dictionnaire de médecine et de chirurgie pratiques, t. XII, art. Oxygène.

(2) Toutefois les expériences de Collard de Martigny ont confirmé l'opinion de Lavoisier sur les effets délétères du gaz acide carbonique ; ces effets se font sentir par le simple contact avec la surface de la peau, les organes respiratoires recevant d'ailleurs de l'air pur.

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lui-même doit être divisé par l'interposition des molécules de l'azote qui lui sert d'excipient, comme l'eau sert de véhicule à l'air nécessaire à la respiration des poissons, comme les principes alimentaires qui sont ingérés dans l'estomac ont besoin d'être enveloppés et divisés par une juste proportion de matières non nutritives.

Le sang subit à son tour des modifications essentielles : de noir il devient vermeil; phénomène qui paraît avoir son siège dans les globules dont la quantité augmente dans le sang artériel (Lecanu); il en est de même .de la fibrine, qui s'accroît et s'élabore par la respiration. Le sang artériel contient moins d'eau proportionnellement à ses matériaux solides; il présente inoins d'albumine, d'extractif, de malièrc grasse et de sels (Lecanu, Denis) : diminution qui, toutefois, n'a pas lieu d'une manière constante. Le sang artériel diffère encore du sang veineux quant à la proportion des gaz que l'on en peut tirer. D'après Magnus (1), le gaz fourni par le sang veineux donne 1 oxygène et 3 à U acide carbonique ; tandis que le gaz tiré du sang artériel se compose d'oxygène pour un tiers et presque pour la moitié. Collard de Martigny a constaté chez des animaux qui avaient respiré librement deux fois plus d'acide carbonique dans le sang veineux que dans le sang artériel; mais quand l'élimination de cet acide était suspendue par la ligature de la trachée-artère, il abondait en proportion égale dans les deux sangs (2). Ces faits ont conduit à penser que l'acide carbonique ne se produit point dans les poumons, et que la respiration avait pour seul effet de le séparer du sang; l'oxygène inspiré serait absorbé par les poumons, entraîné avec le sang artériel dans les différentes parties du corps, et après avoir servi, dans les vaisseaux capillaires, peut-être à une oxydation (Magnus), mais certainement aux actes les plus importants de la nutrition, il reviendrait s'exhaler sous forme d'acide carbonique dans l'air expiré. On s'explique ainsi comment la respiration dégage de l'acide carbonique même en s'effectuant dans un gaz qui ne contient pas d'oxygène, et comment la quantité d'eau et d'acide carbonique expirés peuvent augmenter dans l'air raréfié et chaud qui renferme moins d'oxygène.

Chez les animaux inférieurs, la peau est la surface de respiration; chez les poissons, les batraciens et les sauriens, cette fonction s'accomplit et par la peau et par les poumons : de là l'opinion qu'il s'opère à la surface cutanée de l'homme un échange le gaz analogue à celui qui s'effectue par la respiration. La peau humaine absorbe 1/50 ou 1/60 de la quantité d'oxygène que prend le

(1) Magnus, Annales de chimie, t. LXV, p. 185. Il est intéressant aujourd'hui de rappeler que, dans son Essai sur la physiologie du sang, publié en 1823, Krimer signalait dans le sang l'existence d'une vapeur composée de 52,7 de gaz oxygène, de 27,3 de gaz acide carbonique et de 20,0 de gaz hydrogène : la première de ces évaluations s'éloigne peu de celle de Magnus pour l'oxygène du sang artériel. (Yersuch einer Physiologie des Blutes, p. 177-185. Leipzig, 1823.)

(2) Collard de Martigny, Journal de physiologie, par Magendie, t. X, p. 27.

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poumon (Robin et Verdeil). Ingenhousz paraît avoir le premier observé une exhalation d'azote parla peau de l'homme (Vienne, 1782). Jurine, ayant emprisonné son bras dans un cylindre hermétiquement fermé, y trouva au bout de deux heures 0,08 d'acide carbonique. Abernethy tint pendant cinq heures sa main plongée dans l'air d'une cloche placée sur la cuve à mercure, et s'assura qu'au bout de ce temps 1/6 de l'oxygène de cet air avait disparu ; les observations de Gruikshank, Gattoni, Nysten, etc. , ne sont pas moins concluantes, et sont confirmées par celles que Gollard de Martigny a faites plus récemment. Lorsqu'on se met au bain ou que l'on tient sa main sous du mercure, il se dégage d'abord des bulles provenant de l'air qui adhérait à la peau et que ces liquides en détachent par le frottement. Après quelque temps de séjour dans l'eau, surgissent d'autres bulles, formées par des gaz que la peau exhale ; leur composition varie suivant le régime adopté par l'individu : il se dégage tantôt de l'azote en proportion variable et de l'acide carbonique, tantôt de l'acide carbonique pur. Toutefois, et Gollard le reconnaît lui-même, cette exhalation n'a pas lieu constamment ; aussi a-t-elle été niée par Gordon, Woodhouse et Adelon. De même que la respiration d'un air déjà respiré dégage moins d'acide carbonique par les voies pulmonaires, ainsi l'exhalation gazeuse de la peau diminue dans l'air renfermé ; d'après Abernethy, elle augmente quand la circulation s'aceélère modérément, et elle diminue quand, par le mouvement du corps, la transpiration aqueuse de la peau devient plus abondante : cette remarque a été faite aussi par Gollard de Martigny. Enfin cet expérimentateur assure que la peau expire plus d'acide carbonique par une température élevée qu'au froid. Plus récemment, Regnault (1) a démontré que chez les mammifères et les oiseaux, l'acide carbonique dégagé par la peau et par le canal intestinal ne s'élève en moyenne qu'aux 8 millièmes de celui que produit l'animal tout entier.