AEROMEDECINE

• Physiologie aéronautique
• Vigilance, sommeil, fatigue, stress
• La fiabilité humaine et les erreurs humaines
• Les effets de l'altitude
• La désorientation spatiale en Aeronautique

• l'organisme humain comporte des systèmes compensateurs capables de retarder l'apparition des premiers troubles
• tous les pilotes ne réagissent pas de la même façon à l'hypoxie
• c'est le système nerveux qui est le plus touché du fait de sa faible résistance au manque d'oxygène
• les symptômes apparaissent le plus souvent de façon insidieuse
  

La perception

La vision

• 1ère couche : cellules nerveuses
• 2ème couche : cellules réceptrices (qui transforment les ondes en impulsions ou excitations physiologiques) ; cette couche contient les cônes et les bâtonnets
• 3ème couche : constituée des axones (là où arrivent les neurones) et des cellules ganglionnaires (couche de fibres optiques)

Fonctionnement de l'oeil

Prévention des abordages

Le pilote doit partager son temps entre la surveillance intérieure et la surveillance extérieure. Le passage de l’une à l’autre implique une accommodation importante et parfois une réadaptation à des luminosités différentes. Il faut donc gérer cette alternance : il ne sert à rien de jeter un coup d’œil circulaire à l’extérieur toutes les 5 minutes car quelques secondes suffisent pour qu’une collision se produise. D’autre part, le temps disponible pour la surveillance extérieure décroît avec la charge de travail.

- Préparer soigneusement son vol
- 3 ou 4 secondes suffisent pour vérifier que tout se déroule correctement à bord, valider un repère ou noter une heure sur une feuille de route bien préparée
- Il faut au moins 20 secondes pour faire un balayage extérieur efficace
- Prendre un maximum de précautions : écouter la radio, signaler systématiquement son trajet, interroger le contrôle, respecter les trajectoires prévues
- Rendre son avion visible : utiliser les phares, les feux à éclats, le transpondeur
- Faire participer les passagers à la surveillance extérieure

La vision périphérique

La vision périphérique est spécialisée dans la perception des mouvements et des contrastes. Elle ne permet pas de percevoir les détails ou les couleurs, mais va permettre d'attirer l'attention sur ce qui se passe en bordure du champ visuel : le sujet tournera alors son regard vers la perturbation pour regarder en vision centrale. Le mouvement ou le changement de contraste (clignotement d'une alarme par exemple) sont donc nécessaires pour attirer l'attention.

La vision périphérique sert également de référence d'horizontalité. Elle est la première à se dégrader en cas de facteur de charge élevé, sous l'effet de l'hypoxie ou de la fatigue.

La vision du relief

La vision du relief et de la profondeur est créée par le cerveau à l'aide des différentes composantes de la vision (centrale, périphérique, ...) et en les mélangeant à des informations issues des autres sens (équilibration) et de la mémoire.

En vol, des informations d’ordre plus dynamique s’ajoutent pour donner une perception de la situation dans l’espace plus précise et évolutive.

La vision et l’atterrissage

Un bon atterrissage passe par une approche correctement stabilisée. En l’absence de référence instrumentale (ILS) ou d’aide visuelle (PAPI), le pilote contrôle sa trajectoire grâce à sa vision.

En débit d’approche, il faut s’aider d’une procédure (par exemple un tour de piste standard) pour se caler sur un angle d’approche convenable. Cet angle doit être conservé, mais à angle d’approche constant, la perspective de la piste évolue avec la distance, ce qui tend à faire creuser les trajectoires.

L’angle d’approche est matérialisé par une hauteur apparente de la piste sous l’horizon. Elle reste identique si l’angle d’approche est constant, quelle que soit la distance de la piste.

Les pilotes expérimentés utilisent inconsciemment la base du pare-brise comme repère, car ils sont habitués à une certaine hauteur de la piste au-dessus du capot. Les évolutions d’assiettes perturbent alors la perception de la trajectoire, surtout si l’horizon n’est pas visible. C’est une raison supplémentaire pour stabiliser l’approche le p lus tôt possible.

Lorsque l’on est suffisamment proche de la piste (2/3 de NM environ pour les vitesses d’approche d’avions légers), le point d’aboutissement de la trajectoire devient visualisable. On peut alors recaler la trajectoire d’approche et atterrir sur la piste.

Danger lors d’une approche le long d’un arc capable

De nuit, en l’absence de repère permettant de matérialiser l’horizon, le pilote aura tendance à matérialiser son angle d’approche en maintenant un angle constant entre les feux matérialisant le début de piste et la fin de piste. Il suit alors un arc capable (arc le long duquel deux points sont vus sous le même angle) qui l’emmène sournoisement sous le plan d’approche souhaité avec les risques que cela comporte : approche trop plate en finale, passage sur la surface de dégagement de la piste et accrochage des obstacles situés dans la trouée d’atterrissage.

L'équilibration

La référence verticale est fournie par l'appareil vestibulaire situé dans l'oreille. Celui-ci comprend des détecteurs d'accélération qui ne de perçoivent que les accélérations qui dépassent un certain seuil.

Trois canaux semi-circulaires détectent les accélérations angulaires sur les axes de tangage, roulis et lacet par rapport à la tête. Deux autres organes détectent les accélérations linéaires : l’utricule sur l’axe avant/arrière de la tête, et le saccule sur l’axe haut/bas.

Comme tous les capteurs à inertie, le système ne perçoit pas les mouvements, mais les accélérations (mises en mouvement ou arrêts) et seulement celle qui dépasse un certain seuil. Ceci est à l’origine de nombreuses illusions sensorielles.

L'audition

L'audition est la faculté d'entendre certaines vibrations. Ces vibrations sont concentrées par le pavillon de l'oreille externe, excitent une membrane mince, le tympan, puis sont transmise à une série d'osselets situés dans l'oreille moyenne pour aboutir à un détecteur spécialisé situé dans l'oreille interne : la cochlée. Celle-ci transforme les vibrations en signaux physiologiques qui, transmis par le nerf auditif, sont interprétés par le cerveau comme des "sons".

La gamme de fréquence sonore du système auditif est d’environ 50 à 16000 Hz.

Une exposition à une énergie sonore très élevée (un bruit bref mais très violent tel que celui d’une explosion ou encore une longue exposition à un bruit élevé tel que celui d’un avion à hélice mal insonorisé) endommage la cochlée et peut provoquer une perte irréversible de la performance auditive.

L'oreille moyenne est une cavité remplie d'air. Elle contient les trois os les plus petits du corps humain (le marteau, l'enclume et l'étrier). Ils sont reliés d'un côté au tympan et de l'autre à l'oreille interne par une fine membrane. Leur rôle est d'amplifier la vibration captée par le tympan.

Durant l’ascension, l’air emprisonné en expansion s’échappe facilement en règle générale et le sujet sent simplement à intervalles que ses oreilles s’équilibrentce qui correspond aux mouvements du tympan à la suite de l’égalisation de la pression. En descente, cependant, l’égalisation de la pression à travers l’orifice en forme de fente est beaucoup plus difficile, ce qui peut créer une pression négative dans l’oreille moyenne. Ce phénomène cause une diminution de l’audition et est douloureux. On peut équilibrer l’oreille en ouvrant et en fermant la bouche, ce qui active le muscle du marteau et dilate la trompe, ou par inflation par la manoeuvre de Valsalva. Les inflammations O.R.L empêchent l’équilibre des pressions de part et d’autre, il en résulte des douleurs, voire des traumatismes (otites barotraumatiques).

Lorsque l’oreille ne peut être équilibrée par les manoeuvres habituelles, la meilleure solution consiste à reprendre de l’altitude et à amorcer une descente plus lente.

La proprioception

La proprioception désigne la capacité du cerveau humain de connaître à tout instant la position du corps dans l'espace. Des terminaisons nerveuses situés sur les muscles, tendons, articulations, la peau transforment toute stimulation en message utilisable immédiatement (position des membres, efforts musculaires, accélérations subies, ...).

La proprioception participe à l’orientation spatiale et au contrôle des mouvements. Elle joue un rôle peu conscient, mais important dans le pilotage comme par exemple pour la surveillance de la symétrie du vol.

En vol aux instruments, le pilote qui se fie au mouvement de son corps (« pilotage par sensation ») court un grave danger. Lors d’une expérience, on a placé dans un simulateur des pilotes privés qui ne connaissaient pas le vol aux instruments. On les a fait passer des conditions de vol à vue à une situation d’enneigement dense en leur imposant un virage à 180°. L’avion s’est écrasé en moins de 178 secondes dans tous les cas !

Les illusions sensorielles

Dans le cas du vol aux instruments peut se produire une illusion résultant de l'interaction entre le système vestibulaire et le système visuel. Quelques exemples :

• la position et le mouvement d'un point lumineux peuvent être perçus différemment de la réalité
• une approche de nuit sans lumière extérieure donnera lieu systématiquement à une surévaluation de la hauteur
• le vol de nuit peut provoquer la perception de faux horizons : une ligne de nuages ou de lumière étendue sera prise pour l’horizon, même si elle n’est pas horizontale (erreur d’inclinaison) ou si elle est situé sur la crête d’une chaîne montagneuse (erreur d’assiette)
• Les approches de nuit effectués dans un environnement sans lumière conduisent systématiquement à une surévaluation de la hauteur
• dans certains cas, le sol peut être confondu avec le ciel
• en virage prolongé les détecteurs du système vestibulaire reviennent à leur position de repos : la sensation de rotation disparaît
• une mise en virage effectuée lentement produit des accélérations angulaires inférieurs aux seuils de détection du système vestibulaire : celui-ci continue à envoyer au cerveau l’information « ailes horizontales »
• La conséquence est une contradiction entre ce que disent les yeux (horizon artificiel) et d’autres sensations (facteur de charge ressentie). Ces contradictions peuvent aller depuis des impressions désagréables jusqu’à une désorientation totale et au vertige. La règle de base consiste à croire ce que disent les instruments. Pour cela il faut y être entraîné.

Par nuit claire au-dessus d’une zone de lumière clairsemées (campagne ou bateau sur un plan d’eau), l’erreur peut aller jusqu’à l’inversion complète haut/bas : le ciel étoilé est confondu avec le sol. Cette illusion est assez courante lors du premier virage après le décollage chez les pilotes débutants en vol de nuit. Si elle n’est pas surmontée, elle conduit au passage en vol dos et à l’accident.

Hygiène de vie

De petites diminution physiques ou les effets secondaires de médicaments peuvent être amplifiées par les effets de l’altitude et la fatigue du vol.

Les effets de l'alcool sont amplifiés par l'altitude : augmentation du temps de réflexion, altération des capacités de jugement, perturbation de l'appréciation des risques, aggravation des illusions sensorielles.

Il faut prendre une alimentation équilibrée avant de voler, incluant des sucres lents (pâtes, céréales), des protides et des lipides en petite quantité (fromage, jambon, oeufs). Il faut éviter de ne consommer que des sucres rapides afin de ne pas se retrouver en hypoglycémie et ne pas sauter de repas, principalement le petit déjeuner. Ce dernier sera nourrissant mais limité en corps gras. Le déjeuner sera avancé vers 11 heures et sera suffisamment léger pour que la digestion n'engourdisse pas trop le pilote durant le vol. Le soir, le menu sera libre et copieux dans la mesure où il ne perturbera pas le sommeil.

Le froid

Les problèmes de froid concernent surtout les vols d'altitude et les vols d'hiver. Ils peuvent aussi se poser en demi-saison ou en été si l'air est frais, surtout si l'on a négligé de prendre un vêtement chaud. Faciliter la circulation en portant des vêtements amples, particulièrement pour les chaussures et les gants.

La chaleur

La transpiration entraîne une déshydratation parfois aiguë avec pour symptôme la soif, la sécheresse des muqueuses, les crampes musculaires, les vertiges.

On peut également souffrir de la chaleur en attendant longtemps le décollage dans une cabine exposé au soleil. Il est possible d'éviter cela en se mettant à l'ombre, sous l'aile de l'avion par exemple et en se s'installant à bord que quelques minutes avant le départ. En période chaude, emporter une boisson qui réhydratera en vol.

Note pour les plongeurs sous-marins

Les risques d'aéroembolisme de remontée peuvent se cumuler avec l'expansion des gaz dus à l'altitude et provoquer des accidents extrêmement graves. Pour les éviter, il faut ménager une douzaine d'heures de délai entre une plongée et un vol. Ce délai doit même être porté à 24 heures si la plongée a nécessité des paliers.

Les performances intellectuelles

La représentation mentale

La compréhension

• ce que nous sommes en train de faire (notre action présente)

• ce que nous savons (nos connaissances, notre expérience, ce qui vient de se passer)

• ce que nous avons l’intention de faire (notre action future)

Pour piloter, le pilote anticipe et planifie ce qu’il va faire, tout en validant dans le présent les prévisions passées. Pour cela, il utilise trois sortes d'informations :

La mémoire

Ces outils sont stockés dans la mémoire à long terme. Sa capacité et sa durée sont pratiquement illimitées, mais son temps d'accès est long.

Le temps d’accès de la mémoire à long terme peut être diminué en préactivant une partie de cette mémoire avec des informations utiles comme une procédure ou un schéma. Par exemple : en préparant son vol soigneusement ou en vivant mentalement le décollage avant de l’exécuter. Les sportifs peuvent ainsi améliorer leurs performances en répétant les actions mentalement avant d’agir.

La mémoire à court terme est une sorte de mémoire tampon dans laquelle nous stockons les informations nécessaires à l'action immédiate (par exemple : les chiffres de la prochaine fréquence à contacter). Sa capacité (8 items environ) et sa durée (une dizaine de seconde) sont limitées : il faut noter les clairances du contrôle par écrit. Par contre, son temps d'accès est quasiment instantané.

L'attention

Les capacités d'attention sont limitées par la capacité de traitement d'information du cerveau. Si la charge de travail (proportion de la capacité totale d'attention effectivement engagée sur une période donnée) est trop importante, les ressources mentales peuvent être saturées. A l'inverse, si elle diminue trop, la vigilance va baisser, donc les performances.

Par définition, nous ne pouvons faire attention qu’à une chose à la fois, mais nous pouvons faire plusieurs choses à la fois. Pour cela, nous appliquons de l’attention successivement et brièvement à chaque sujet. Tout l’art du pilote consiste à bien sélectionner et à bien enchaîner ses sujets d’attention.

Le raisonnement

Il existe plusieurs types de raisonnement :

• le raisonnement-action permet d'associer un geste à un résultat. C'est le premier acquis des petits ainsi que le raisonnement machinal des adultes.
• le raisonnement logique est appliqué à des objets concrets ou de plus en plus abstraits.
• le raisonnement analogique est un raisonnement créatif.
• le raisonnement de bon sens est basé sur l'expérience.

Gestion de ses ressources

Pour réguler sa charge de travail, le pilote va utiliser 3 outils :

• la planification permet d'anticiper et de simplifier.
• la confiance dépend du savoir-faire du pilote qui doit éviter la saturation ainsi que de manquer une information importante.
• l' expertise réduit la charge de travail en permettant d'agir "sans réfléchir", à l'aide de schémas .

Prise de décision et jugement

En vol, le pilote doit prendre des décisions rapidement, et ces décisions sont souvent irréversibles. La prise de décision se passe de la façon suivante :

• recherches des informations utiles
• analyse de la situation
• inventaire des solutions
• confrontation des solutions au savoir-faire et au temps disponible
• évaluation de leur conséquence
• choix
• passage à l'acte

Le pilote s'écarte généralement de ce processus idéal car il :

• se trompe sur la fréquence réelle des événement
• préfère utiliser des solutions connues
• recherche des informations confortant ses décisions et minimise, réinterprète ou rejette les signes contraires
• se laisse influencer par l'opinion dominante

Ces biais présentent des risques pour la sécurité mais permettent au pilote d'économiser des ressources. De plus, le pilote expert sera capable de trier les informations grâce à son expérience et d'obtenir ainsi des décisions rapides et souples.

Il existe deux sortes de risques :

• le risque externe : probabilité d'incident, risque objectif
• le risque interne : risque provoqué à une mauvaise mise en oeuvre de la solution choisie, risque subjectif, le pilote tend à minimiser ce risque

Les stratégies de décisions oscillent entre :

• les stratégies de décision séquentielles : une grande décision à long terme est découpée en décisions à court terme laissant chacune une porte de sortie
• les stratégies de décision global : l'essentiel de l'analyse et de la réflexion est concentré avant l'action, la solution retenue est souvent irréversible

Les décisions dangereuses des pilotes résultent de 5 attitudes :

• autoritaire
• impulsif
• invulnérable
• macho
• résigné

La motivation peut également jouer un rôle très important dans la prise de décision (obstination à poursuivre le vol malgré les évidences).

En résumé, il faut préparer, ses vols et anticiper.

La fatigue

La fatigue correspond à la consommation des ressources énergétiques disponibles et à l’accumulation de toxines résultant de l’activité physique ou intellectuelle. Ses symptômes peuvent être d'ordre physique (lourdeur ou douleur musculaire), psychologique (difficulté de concentration), ou les deux.

La fatigue affecte la performance : par exemple un vol de trois heures effectué en conditions météorologiques difficiles entraînera une grande fatigue pouvant avoir des conséquences non seulement sur l’atterrissage, mais également sur les capacités de jugement du pilote.

Elle peut même apparaître en l'absence d'activité : la performance se dégrade au-delà de 8 heures d'activité, et d'une façon plus accentuée au delà de 12 heures d'éveil

Le stress

• Phase 1 : réaction d'alarme (libération d'adrénaline, augmentation des rythmes cardiaques, respiratoires et de la pression sanguine, libération des réserves du foie, ralentissement des fonctions non liées à la fuite ou à la défense en particulier les fonctions digestives – bouche sèche- et les fonctions cérébrales supérieures)
• Phase 2 : phase de résistance (le cortisol permet la transformation rapide des sucres en graisse pour prolonger la mobilisation musculaire une fois les réserves de sucre directement disponible épuisées. De plus, le cortisol a un effet sur la mémorisation, ce qui expliquerait la mémoire intense qui est conservée des situations très stressantes.)
• Phase 3 : l'épuisement (les ressources énergétiques s'amenuisent, les toxines s'accumulent, l'épuisement peut mener jusqu'a la mort)

Les effets du stress

Le stress augmente les performances des activités physiques, mais a des effets nettement négatifs sur les fonctions faisant appel aux ressources mentales : la pensée devient réductrice, le comportement est hyperactif, il y a régression vers les acquis les plus anciens. Certains individus sous l'effet du stress deviennent agressifs, d'autres au contraire sont totalement passifs.

Afin de limiter le stress, le pilote doit : préparer ses vols, adapter la difficulté à ses compétences, s'entraîner régulièrement et ne pas voler en cas de problèmes physiques (fatigue, manque de sommeil), familiaux ou professionnels importants. Si, malgré tout, le pilote se retrouvait en situation de stress, il lui est conseillé de : contrôler sa respiration, faire simple, demander de l'aide (radio).

La notion d'erreur

Les erreurs ne sont pas des anomalies de fonctionnement mental, mais une conséquence de nos capacités mentales et de notre intelligence.

Un élément très important est l'effet particulièrement négatif de la pression du temps sur la fiabilité humaine.

Paradoxalement, les erreurs ont un effet positif sur la sécurité, car elles augmentent les marges de sécurités et régulent le niveau d'attention et le degré de surveillance. A plus long terme, elles constituent une composante incontournable de l'apprentissage grâce à la mémorisation..

Il y a 3 grandes familles d'erreur :

• les erreurs de routine : elles concernent les séquences d'action effectuées très régulièrement. Il faut donc utiliser des check-lists en prenant son temps et en se concentrant sur ce que l'on fait
• les erreurs de règle : elles consistent soit à appliquer une procédure ou une solution inappropriée, soit à mal exécuter la bonne procédure
• les erreurs de modèle : elles consistent à utiliser un modèle inadéquate pour comprendre la situation ou résoudre une situation

Erreur de représentation

Dans ce genre d'erreur, il y a non conformité globale, mais des points d'ancrage conformes à la réalité, perçus comme des anomalies et que le pilote cherche à réinterpréter.

Prévention des erreurs

• contrôler le résultat des actions critiques
• utiliser les aides disponibles, en particulier les check-lists
• reconnaître ses erreurs et ajuster son comportement en conséquence
• préparer soigneusement ses vols
• ne pas prendre de décision complexe sous une forte contrainte de temps