Dès la petite enfance Joseph Lister a montré un talent précoce pour l’observation et le dessin, bien illustré par son dessin de dissections et d’ostéologie.1 Son père, Joseph Jackson Lister, était un microscopiste expérimenté qui a développé la lentille achromatique, qui a fourni le grand progrès technique pour le développement futur de la bactériologie et pour lequel il a été élu membre de la Royal Society en 1832. Lister senior a fourni à son fils une excellente technologie et l’a encouragé à développer les compétences en microscopie qui allaient alimenter une grande partie de ses premiers travaux en physiologie expérimentale ainsi que ses études cliniques ultérieures sur la septicémie et l’antisepsie. Outre son père, deux des professeurs de Lister à l’University College de Londres vont avoir une profonde influence sur sa future carrière: Thomas Wharton Jones, Professeur de Médecine Ophtalmique et de Chirurgie, et William Sharpey, professeur d’Anatomie et de Physiologie.

Wharton Jones avait étudié la circulation et les effets de l’inflammation en utilisant les tissus translucides des toiles de grenouilles et des ailes de chauve-souris pour ses observations microscopiques sur les vaisseaux sanguins périphériques,2 travaux qui ont été rapportés dans un langage clair et concis et ont fourni un modèle pour les recherches ultérieures de Lister sur le flux sanguin et l’inflammation.3 Sharpey, l’un des fondateurs de la physiologie moderne en Grande-Bretagne, 4 était peut-être plus influent sur le jeune Lister, qui, plus tard dans sa vie, a reconnu: « En tant qu’étudiant à l’University College, j’ai été grandement attiré par les conférences du Dr Sharpey qui m’ont inspiré un amour de la physiologie qui ne m’a jamais quitté. »5 Sharpey avait étudié la médecine à Édimbourg, où il est devenu un ami pour la vie du chirurgien d’Édimbourg, le professeur James Syme. Entre 1821 et 1823, Sharpey avait étudié sous Dupuytren et Lisfranc à Paris6 et, bien qu’il ait obtenu la bourse du Royal College of Surgeons of Edinburgh en 1830, il décida de fonder sa carrière sur l’étude de l’anatomie et de la physiologie. En 1836, il est nommé à la chaire d’anatomie et de physiologie de l’University College de Londres et trois ans plus tard, il est élu FRS. En 1853, Sharpey a joué un rôle déterminant en recommandant Lister à Syme comme assistant chirurgical à Édimbourg, où la plupart des études physiologiques expérimentales de Lister seraient effectuées entre 1853 et 1859, avant son déménagement à Glasgow pour occuper la chaire de chirurgie Regius. Les deux premières publications étaient des études histologiques du tissu contractile de l’iris et du tissu musculaire de la peau. Une période d’expérimentation intense a abouti à 11 articles physiologiques entre 1857 et 1859, basés sur une activité de recherche étendue et étendue, qui comprenait des études sur le contrôle nerveux des artères, les premiers stades de l’inflammation, la structure des fibres nerveuses, et une séquence remarquable d’expériences sur le contrôle nerveux de l’intestin, avec une référence particulière à l’action des nerfs « inhibiteurs » ou sympathiques.

Tout au long de sa vie, Lister a estimé que les articles sur la microscopie et la physiologie de l’inflammation qu’il a présentés à la Royal Society en 1857 étaient ses publications les plus importantes. Ses premières observations sur les réponses vasculaires du pied de grenouille ont été renforcées par des études sur l’aile de la chauve-souris à sang chaud. En 1905, à l’âge de 78 ans, il écrit : « Si mes œuvres sont lues quand je serai parti, ce seront celles auxquelles on pensera le plus »;7 et dans la conférence de Huxley de 1900, ce sont ces études particulières qu’il a détaillées en relation avec ses travaux cliniques sur la causalité de l’inflammation et de la suppuration.8 Les investigations physiologiques de Lister étaient méticuleuses. Edward Sharpey-Schafer, professeur de physiologie à l’Université d’Édimbourg, observa plus tard que la précision que Lister avait apportée à ses observations en physiologie et en anatomie microscopique l’avait tenu en bonne place dans ses travaux ultérieurs pour révolutionner la pratique de la chirurgie, et a montré la valeur d’une formation en physiologie au chirurgien pratique.9

Lister était parfaitement conscient des progrès contemporains de la recherche physiologique en France, en Allemagne et dans d’autres pays d’Europe, et il discutait fréquemment des observations et des résultats avec des chercheurs de premier plan tels que Albert von Kölliker, Wilhelm von Wittich, Theodor Schwann et Rudolf Virchow. Il se référait méticuleusement au travail d’autres chercheurs, et il testait leurs observations et hypothèses avec une série d’expériences qui lui étaient propres. Ses observations fondamentales sur le contrôle nerveux des vaisseaux sanguins, par exemple, ont conduit à un désaccord partiel avec Eduard Pflüger, qui en 1857 avait conclu que les nerfs splanchniques fournissaient des fibres inhibitrices spécifiques au muscle de la paroi intestinale (Hemmungs-Nervensystem).10 Lister a établi une série d’expériences pour étudier l’innervation de l’intestin pour lui-même, à partir desquelles il a publié de nombreuses observations précises et originales, et dans lesquelles il a pris soin de reconnaître l’influence des autres. En 1884, par exemple, 26 ans après la publication de ses recherches sur la fonction des nerfs sympathiques intestinaux, il écrit: « Il m’est arrivé, je crois, d’être le premier à utiliser le mot ”inhibiteur » en physiologie anglaise, sur les conseils de mon vieil ami le dr Sharpey, en référence à un premier article que j’allais publier sur ce que les Allemands appellent le ”Hemmungs-Nervensystem ».’11

Les premières recherches physiologiques de Lister

La publication en 1853 du premier grand projet de recherche de Lister portait sur la structure microscopique et la fonction de l’iris.12 Il y avait alors des points de vue opposés sur la présence ou l’absence de fibres musculaires constrictrices et dilatatrices distinctes dans l’iris.

Lister a entrepris un aperçu de la littérature existante, a étudié les tissus du cheval, du chat, du lapin et du cochon d’Inde en plus de six échantillons chirurgicaux prélevés sur des patients lors d’interventions chirurgicales sur l’œil, et a décrit la structure et la disposition de l’iris. Son analyse des observations des travailleurs précédents était magistrale: dans sa description de l’aspect microscopique des granules dans les cellules musculaires, Lister a donné crédit à son ancien professeur, déclarant: « Cette tendance à la disposition transversale des granules a été remarquée depuis longtemps par M. Wharton Jones, comme ce monsieur m’en a informé ». En revanche, il n’était pas opposé à des critiques constructives et réprimandait gentiment l’éminent chirurgien et physiologiste William Bowman pour avoir confondu les fibres musculaires avec les parois des vaisseaux sanguins. Le document révèle un travail minutieux et minutieux, rapporté avec une humilité qui caractérise Lister, qui a déclaré que ses engagements l’empêchaient de poursuivre l’enquête, s’excusant d’avoir offert les résultats d’une « enquête incomplète ». Sa principale conclusion a été de démontrer que l’iris est composé de fibres musculaires lisses disposées à la fois dans les muscles constricteurs et dilatateurs, corrigeant la croyance des travailleurs précédents selon laquelle il n’y avait pas de muscle pupille dilatateur spécifique.

La prochaine étude de Lister, sur le tissu musculaire de la peau,13 est également parue dans Quarterly Journal of Microscopical Science en 1853. Il a pu confirmer les observations d’Albert von Kölliker selon lesquelles, contrairement à d’autres mammifères — chez lesquels les gros poils tactiles (les vibrisses) sont associés à un muscle strié — chez l’homme, les fibres musculaires lisses sont responsables de la fonction érectile (horripilation) des cheveux. Sa dextérité manuelle a été démontrée en décrivant une nouvelle méthode de coupe de fines sections histologiques du tissu relativement ferme du cuir chevelu. L’extraordinaire habileté de la microscopie de Lister était telle qu’il pouvait corriger doucement Friedrich Gustav Henle, un chercheur considéré comme peut-être le plus grand histologue allemand du XIXe siècle, pour avoir confondu les petits vaisseaux sanguins avec des fibres musculaires. Ces deux documents histologiques ont été illustrés de dessins habiles réalisés avec la camera lucida, qui, a affirmé Lister, « a le grand avantage d’assurer l’exactitude des proportions ».

L’histologie et la fonction des muscles lisses (non déchirés) ont fait l’objet du troisième article de Lister, sur la structure infime des fibres musculaires involontaires14, paru dans la même revue en 1857. Le travail a été conçu pour tester les observations de Kölliker sur la structure des fibres musculaires individuelles. Lister a confirmé les observations dans le pied de la grenouille et les a étendues au muscle de la paroi des artères, travail qu’il effectuait en parallèle dans son étude des réponses inflammatoires. Il a rapporté que les fibres musculaires des vaisseaux sanguins étaient similaires à celles que Kölliker avait trouvées dans l’intestin du porc, mais qu’elles étaient enroulées en spirale et individuellement autour des vaisseaux dans la couche intermédiaire de la paroi.

Un court rapport15 de 1858 portait sur l’écoulement de la lymphe et des graisses émulsionnées (chyle) dans le mésentère de l’intestin de la souris. L’étude avait deux objectifs: définir le caractère du flux dans les lymphatiques et étudier la croyance communément admise que les lactés dans la paroi intestinale pouvaient absorber la matière solide de la lumière. Après avoir anesthésié une souris avec du chloroforme, il a ouvert l’abdomen et a retiré une boucle d’intestin sur une plaque de verre au microscope et a vu la lymphe mésentérique s’écouler dans un flux régulier, sans contractions visibles des vaisseaux lymphatiques. Il a noté des fibres musculaires dans les parois des vaisseaux, qui contenaient des valves, mais n’a pas signalé d’activité contractile rythmique (il est possible que l’anesthésie au chloroforme qu’il avait utilisée ait servi à inhiber les mouvements dans les parois lymphatiques). Dans la deuxième partie de cette étude, Lister a nourri des souris avec de l’indigo, une substance colorée constituée de molécules à base de matières grasses indigestes. Il a constaté que l’indigo n’était pas absorbé par l’intestin, et il a exprimé un grand doute sur la possibilité d’absorption de la matière solide par les lactals.’

Lister a publié sept articles en 1858 sur les résultats d’enquêtes physiologiques expérimentales sur l’origine et le mécanisme de l’inflammation. Deux d’entre elles concernaient le contrôle nerveux des vaisseaux sanguins16 et les premiers stades de l’inflammation.17 Ils ont fait référence à des expériences qui étaient prévues pour enquêter sur un différend contemporain entre physiologistes, concernant l’origine du contrôle du calibre des vaisseaux sanguins par le système nerveux sympathique. Une série d’expériences, dans lesquelles il a observé le diamètre des vaisseaux sanguins dans la toile de grenouille avec un micromètre oculaire avant et après l’ablation de parties du système nerveux central, et avant et après la division du nerf sciatique, l’ont amené à conclure — en désaccord avec Wharton Jones2 — que le tonus vasculaire de la jambe était sous le contrôle de la moelle épinière et de la moelle oblongue. Ces expériences étaient remarquables par la finesse de la technique et par la logique de leur planification.

La progression de l’inflammation vers la suppuration — et, souvent, la mort — était un événement courant et très redouté après la chirurgie, et a donné une impulsion aux études de Lister sur l’inflammation et l’écoulement des fluides tissulaires. Ses expériences sur les premiers stades de l’inflammation ont été faites sur la toile du pied de grenouille et de l’aile de chauve-souris, développant les travaux de Wharton Jones. Lister a effectué des investigations sur l’adhérence des érythrocytes, examinant le sang prélevé sur sa propre phalange distale enflammée et le comparant avec le sang d’un doigt normal, et a divisé son rapport en quatre sections:

(i) l’agrégation des globules rouges lorsqu’ils sont retirés du corps (coagulation),

(ii) la structure et la fonction des vaisseaux sanguins,

(iii) les effets de les irritants sur les vaisseaux sanguins, et

(iv) les effets des irritants sur les tissus.

Il a démontré que le flux capillaire dans la toile de grenouille était régi par la constriction ou la dilatation des artères et était affecté par une irritation locale, un traumatisme ou une activité réflexe à travers le système nerveux central. Il était ferme dans ses observations que les parois des capillaires étaient dépourvues de fibres musculaires mais très élastiques et capables de grandes variations de capacité déterminées par le flux artériel dans le lit vasculaire. Les réactions vasculaires au traumatisme et à divers irritants ont été illustrées par de superbes dessins de camera-lucida qui illustraient la stase vasculaire et la congestion dans une réponse nerveuse initiale à une blessure. Il a souligné que les changements vasculaires initiaux étaient le résultat de réflexes à travers le système nerveux remplacés par des changements vasculaires secondaires à des lésions tissulaires locales. Rickman Godlee a écrit de cet article qu’il impressionne le lecteur par la beauté et la simplicité des expériences décrites, l’originalité des pensées et la solidité du raisonnement. »18 Dans une lettre datée du 10 avril 1859, Lister citait l’éminent neurophysiologiste Brown-Séquard, qui avait parlé des  » belles recherches de M. Lister, et me donnant tout le mérite d’établir l’essentiel concernant l’inflammation. »19

Dans la conclusion de l’article, Lister a lié ses observations expérimentales à des situations cliniques telles que des lésions cutanées dues à l’eau bouillante et des traumatismes dus à des incisions chirurgicales. Bien que le rôle de l’infection n’ait pas encore été découvert, ces premières études sur l’inflammation étaient d’une importance fondamentale pour les futurs travaux cliniques de Lister sur la cicatrisation des plaies et les effets de l’infection sur les tissus. Godlee a rapporté que « le document a été bien accueilli chez lui et sur le continent et que ses conclusions ont, à peine une exception près, résisté à l’épreuve du temps. »20

À la suite d’une observation selon laquelle le processus inflammatoire de certaines formes de septicémie affecte la muqueuse des vaisseaux sanguins, conduisant à la coagulation du sang dans les vaisseaux, Lister revient plus tard sur le sujet pour sa conférence croonienne à la Royal Society en 1863.21 Des théories précédentes avaient suggéré que le sang reste liquide dans les vaisseaux en raison de la présence d’une petite quantité d’ammoniac. Lister a prouvé que ces théories étaient fausses et, à partir d’expériences utilisant des longueurs de veine jugulaire animale, il a conclu que les dommages à la muqueuse des vaisseaux sanguins étaient une cause importante de coagulation intravasculaire. Il ne connaissait pas la cascade de coagulation, mais ses observations sur les vaisseaux sanguins malades ont contribué à la compréhension actuelle de la coagulation.

L’intérêt profond de Lister pour le contrôle nerveux des vaisseaux sanguins l’a conduit à une enquête sur le contrôle nerveux de l’intestin qui s’est conclue par une inférence remarquable sur le mode d’action des nerfs sympathiques sur l’activité motrice intestinale, qui n’a pas été confirmée histologiquement depuis un siècle. Ses enquêtes, publiées dans Proceedings of the Royal Society, étaient sous la forme d’une lettre adressée au Dr Sharpey, secrétaire de la Société.22 L’intérêt de Lister pour l’intestin, à une époque où il effectuait des travaux approfondis sur la fonction des vaisseaux sanguins dans l’inflammation, avait été stimulé par la suggestion de Pflüger selon laquelle les nerfs splanchniques alimentaient les couches musculaires de l’intestin et contenaient des fibres inhibitrices spécifiques, le système Hemmungs-Nervens.10 C’est Sharpey qui a suggéré pour la première fois que cette expression pourrait être traduite par « système nerveux inhibiteur ».11 Pflüger avait proposé l’idée de nerfs inhibiteurs spécifiques, mais Lister n’était pas d’accord: il croyait que les mêmes fibres nerveuses étaient responsables à la fois de l’augmentation et de la diminution de l’activité musculaire, en fonction de la force du stimulus appliqué. Ce point de vue découlait d’études sur des vaisseaux sanguins dans des tissus enflammés dans lesquels Lister avait observé que les artères du pied de grenouille se contractaient après l’application d’un léger stimulus et se détendaient avec une stimulation plus forte, agissant — croyait—il – par les mêmes nerfs.

Malgré cette hypothèse erronée, dans des expériences combinant stimulation nerveuse mécanique et électrique réalisées en juin et juillet 1858, Lister a fait une inférence importante concernant le mode d’action des nerfs splanchniques. Il a choisi des lapins, avec leurs mouvements intestinaux très actifs, pour des expériences sans anesthésie au chloroforme afin d’éviter son effet dépressif sur les réflexes intestinaux. Dans la première expérience, une longueur d’intestin grêle a été laissée dépasser par une incision dans le flanc de l’animal, et des électrodes ont été appliquées sur les nerfs viscéraux à leur origine de la moelle épinière. La stimulation électrique a provoqué une relaxation complète de l’intestin, mais la stimulation locale de l’intestin a provoqué une petite contraction localisée qui ne s’est pas propagée à l’intestin adjacent. Lister conclut: « Cette observation est d’une importance fondamentale, car elle prouve que l’influence inhibitrice n’agit pas directement sur le tissu musculaire, mais sur l’appareil nerveux par lequel ses contractions sont, dans des circonstances ordinaires, provoquées. »

Dans la deuxième expérience, il a examiné les effets de la dévascularisation en ligaturant les vaisseaux alimentant un segment de l’intestin, une procédure qui a entraîné une augmentation du péristaltisme. La stimulation des nerfs sympathiques a de nouveau provoqué une relaxation de l’intestin. Lister a de nouveau conclu que l’activité intestinale était contrôlée par les nerfs de la paroi intestinale qui avaient été stimulés par la perte d’approvisionnement en sang.

Dans l’expérience finale, il a enlevé les nerfs fins à un segment de l’intestin sans endommager l’approvisionnement en sang. La stimulation nerveuse sympathique n’a plus eu d’effet sur le segment dénervé de l’intestin, qui a continué à se contracter spontanément, ce qui permet à Lister de conclure:

En plus de ces expériences, son examen histologique de la paroi intestinale a révélé la présence d’un plexus de neurones, confirmant l’observation de George Meissner de l’année précédente (1857),23 et concluait avec la remarquable conclusion: « il semble que les intestins possèdent un appareil ganglionnaire intrinsèque qui est dans tous les cas essentiel aux mouvements péristaltiques, et, bien que capable d’une action indépendante, est susceptible d’être stimulé ou contrôlé par d’autres parties du système nerveux. » Curieusement, Lister a nié l’existence de nerfs sympathiques inhibiteurs et a conclu en disant:

Son esprit semblait fermé à la fonction inhibitrice spécifique du système nerveux sympathique, mais il en déduisit que les nerfs extrinsèques contrôlaient indirectement l’activité motrice intestinale par leur effet sur le plexus intra-muros des neurones. Cette conclusion a été généralement ignorée, et la croyance a persisté que les nerfs sympathiques inhibiteurs provoquaient une relaxation par un effet direct sur les fibres musculaires de l’intestin.

Ce n’est qu’avec le développement des techniques histochimiques au milieu du XXe siècle que la croyance de Lister en l’effet des nerfs extrinsèques sur le plexus intra-muros a été confirmée, par K. A. Norberg en 1964.24 Des techniques telles que la fluorescence induite par le formol dans les nerfs sympathiques adrénergiques ont finalement démontré la relation synaptique avec les neurones intestinaux intrinsèques (voir figure 1). De plus, des études histochimiques et physiologiques de l’intestin réséqué chez des patients nés avec la maladie connue sous le nom d’aganglionose congénitale (maladie de Hirschsprung), dans laquelle les ganglions intrinsèques de la paroi intestinale sont absents dès la naissance, ont montré que des contractions et des relaxations coordonnées ne se produisent pas dans cet intestin malgré une innervation musculaire souvent dense par des nerfs sympathiques et parasympathiques. En conséquence, les patients atteints de cette maladie souffrent d’obstruction intestinale chronique,ce qui, en principe, aurait pu être prédit à partir de la série d’expériences de Lister.

Conclusions

Dans cet article, on a tenté d’élucider les compétences de Lister en tant que microscopiste et physiologiste expérimental à une époque où la technologie disponible pour les physiologistes en était à ses balbutiements, et de montrer comment la microscopie constituait un élément crucial de la base scientifique de ses futurs travaux cliniques sur l’inflammation et la septicémie. Bon nombre des conclusions que Lister a tirées de ses premiers travaux méticuleux, aidées par ses puissants pouvoirs d’observation, ont résisté à l’épreuve du temps. Le célèbre pathologiste Cuthbert Dukes ne doutait pas de la stature de ces premiers travaux, qui formèrent la base des études ultérieures sur l’infection et l’introduction de la chirurgie antiseptique, lorsqu’il écrivit: « Les articles de Lister pourraient être étudiés avec un grand profit par ceux qui se consacreraient à des travaux expérimentaux. Tout au long de ses articles, il se montre un philosophe inductif doté d’un génie pour avoir vu d’un seul coup l’expérience précise nécessaire pour éclaircir un point douteux.’26

Notes de bas de page