Étude bibliographique sur la dangerosité des bruits impulsionnels

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impulsionnels

Jonathan Terroir

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Jonathan Terroir. Étude bibliographique sur la dangerosité des bruits impulsionnels. [Rapport de recherche] Notes scientifiques et techniques NS 365, Institut National de Recherche et de Sécurité (INRS). 2019, pp.59. �hal-02956246�

NS ???

NOTE SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE

NS 365

NOTE SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE

Étude bibliographique

sur la dangerosité des bruits

impulsionnels

Étude bibliographique

sur la dangerosité des bruits

impulsionnels

Jonathan Terroir

Département Ingénierie des équipements de travail,

Laboratoire Acoustique au travail.

NS 365

Institut national de recherche et de sécurité pour la prévention des accidents du travail et des maladies professionnelles Siège social : 65, boulevard Richard-Lenoir 75011 Paris • Tél. 01 40 44 30 00 Centre de Lorraine : 1, rue du Morvan CS 60027 54519 Vandœuvre-les-Nancy cedex • Tél. 03 83 50 20 00

SOMMAIRE

Glossaire ... 5

1.

Introduction... 7

2.

Définitions, règlementations, normes & corrections ... 10

2.1. Définitions ... 10

2.2. Règlementations, limites, normes & corrections ... 11

2.3. Conclusions ... 13

3.

(In)validité de l’Hypothèse d’Energie Equivalente (EEH) pour les bruits impulsionnels .. 14

3.1. Définition de l’EEH ... 14

3.2. Quelques grandeurs ignorées par l’EEH ... 14

3.3. (In)validité de l’EEH ... 16

3.3.1. Chez l’animal ... 16

3.3.2. Chez l’homme ... 18

3.4. Conclusions ... 27

4.

Caractérisation des bruits impulsionnels ... 29

4.1. Introduction ... 29

4.2. Grandeurs & impact sur les pertes... 29

4.2.1. Niveau équivalent A ... 30

4.2.2. Niveau crête ... 31

4.2.3. Impulsivité / Facteurs crête ... 32

4.2.4. Kurtosis (temporel) β(t) ... 33 4.2.5. Temps de montée ... 35 4.2.6. Durée de l’impulsion ... 35 4.2.7. Spectre ... 36 4.2.8. Forme ... 37 4.2.9. Nombre d’impulsions ... 37

4.2.10. Distribution temporelle & taux de récupération des TTS ... 38

5.

Méthodes d’analyse et de mesure ... 41

5.1. Evaluation des PTS en laboratoire... 41

5.2. Evaluation des TTS en laboratoire ... 42

5.3. Evaluation des ATS en laboratoire ... 42

5.4. Etude épidémiologique in situ ... 43

5.5. Conclusions ... 44

6.

Protecteurs auditifs individuels en milieu impulsionnel ... 46

6.1. Introduction ... 46

6.2. Effets sur les niveaux ... 46

6.3. Effets sur la forme et la durée ... 47

6.4. Discussion ... 49

7.

Conclusions - Perspectives ... 50

Glossaire

- AFNOR = Association Française de NORmalisation.

- ATS (Asymptotic Threshold Shift) = Valeur asymptotique du TTS en fonction de l’intensité.

- BOHS (British Occupational Hygiene Society) = Société britannique de l’hygiène au travail (Royaume-Uni).

- CHABA (Committee on Hearing And Bio Acoustics) = Comité sur l’audition et la bioacoustique.

- dB(A) = Niveau sonore en décibels (dB) avec pondération A. - dB(C) = Niveau sonore en décibels (dB) avec pondération C.

- dB,SEL (Sound Exposure Level) = Niveau sonore en décibels (dB) normalisé pour un intervalle temporel d’une seconde.

- dB SPL (Sound Pressure Level) = Décibel de niveau de pression acoustique.

- DPOAE (Distortion Product OtoAcoustic Emission) = Produit de distorsion des émissions otoacoustiques.

- DRC (Damage-Risk Criteria) = Critère Dommage-Risque. - Durées des bruits impulsionnels :

Pour les bruits impulsionnels, 2 durées A et B ont été initialement considérées. On parle de durée A s’il existe une phase unique de dépression et de durée B s’il existe une alternance de phases de pression/dépression amorties (INRS [1], Cluff [2]). Ces définitions ont été présentées initialement par Coles et al. [3] et dans le CHABA [4]. Deux autres durées ont ensuite été proposées : C (Pfander et al. [5]) et D (Smoorenburg [6]). La figure 1 réunit les représentations schématiques de ces durées (Smoorenburg [7]).

Figure 1. Représentation schématique des durées A, B, C et D (Smoorenburg [7]).

- EEH (Equivalent Energy Hypothesis) = Hypothèse d’énergie équivalente. - IHC (Inner Hair Cell) = Cellules ciliées internes.

- ISO (International Organization for Standardization) = Organisation internationale de normalisation.

- Lcrête = Niveau crête.

- LEX,8h = Niveau équivalent 8h.

- NIHL (Noise Induced Hearing Loss) = Pertes auditives dues au bruit. - OHC (Outer Hair Cell) = Cellules ciliées externes.

- OSHA (Occupational Safety & Health Administration) = Administration de la sécurité et santé au travail (Etats-Unis).

- PTS (Permanent Threshold Shift) = Déplacement permanent du seuil d’audition. - TTS (Temporary Threshold Shift) = Déplacement temporaire du seuil d’audition.

- TTS,X min = TTS mesurés X minutes après la fin l’exposition.

1. Introduction

En 1973, lors d’une étude audio-épidémiologique avec des enfants de 7 ans, Barr et al. [8]1

soupçonnent les sons de jouets imitant les armes à feu d’être responsables des pertes plus prononcées chez les garçons. De façon moins anecdotique, après avoir trouvé des PTS2

plus importants chez des employés des chemins de fer que chez une population témoin, Kryter [10] trouve des PTS additionnels chez les sujets ayant utilisé des armes à feu à un moment de leur vie, et ce, spécialement pour les fréquences les plus élevées (à partir de 3 kHz). Toujours concernant les armes à feu, Pfander [11] constate une récupération retardée des TTS (c’est-à-dire supérieure à 24 h) chez plus de 15 % des sujets exposés sans protection à des impulsions de niveau crête de 160,8 dB SPL. Mais, au-delà du cadre des armes à feux, des études en milieu professionnel (Atherley et al. [12], Martin et al. [13], Guberan et al. [14], Ceypek & Kuzniarz [15], Passchier-Vermeer [16], Kuzniarz [17]3_{, Voigt}

[20], Sulkowski [21], Evans [22], Passchier-Vermeer [23]4_{, Rangelrooy [25]}5_{, Sulkowski &}

Lipowczan [19], Bovenzi [26]6, Taylor et al. [27], Mäntysalo & Vuori [28], Starck et al. [29], Toppila [30], Suvorov et al. [31], Starck [32], Zhao et al. [33]7_{) montrent que l’exposition à}

des bruits impulsionnels de niveaux (acoustique équivalent ou crête) élevés (pouvant coexister avec un bruit de fond continu élevé lui aussi) engendrent des PTS plus importants, ou apparaissant plus rapidement, que chez les travailleurs soumis à un bruit continu de niveau équivalent. Dans certaines conditions, les bruits impulsionnels seraient donc, de par leur nature, potentiellement plus dangereux qu’un bruit continu (à niveau équivalent). Cette étude a été entreprise afin de mieux comprendre les risques auditifs induits par les bruits impulsionnels en milieu professionnel (martelage, rivetage, forge, fonderie, stand de tir, etc.), l’efficacité des protections portées par les travailleurs, ainsi que la relation entre les propriétés de ces bruits et les risques pour l’audition.

Un grand nombre d’études sur les animaux (cf. paragraphe 3.3.1) et sur les humains (cf. paragraphe 3.3.2) ont montré la dangerosité potentielle des bruits impulsionnels et, dès 1968, un critère de dommage-risque pour les bruits impulsionnels (originellement mis en place pour les bruits de types armes à feux) est proposé par le CHABA [4]. Cette directive recommande de ne pas dépasser un niveau crête de Lcrête = 164 dB SPL pour les impulsions

de courte durée (25 μs), avec une réduction de ce niveau de 2 dB à chaque doublement de la durée de l’impulsion. Le nombre autorisé d’expositions journalières à des impulsions est alors dépendant du niveau crête et de la durée de celles-ci. En 1976, la BOHS [35] propose que l’hypothèse d’énergie équivalente (EEH8_{) soit appliquée, après pondération A, aux bruits}

impulsionnels jusqu’à 150 dB, voire à une impulsion isolée allant jusqu’à 170 dB SPL. Cette hypothèse, formalisée par Burns & Robinson [36] suppose que le trauma provoqué par une exposition sonore donnée dépend du niveau total d’énergie reçu par l’organisme. Depuis, l’énergie équivalente et les niveaux crêtes sont les seuls critères d’estimation des risques auditifs. La chronologie des normes, recommandations, réglementations et propositions de corrections internationales est détaillée dans le chapitre 2. Au final, la directive 2003/10/CE [37] en application aujourd’hui ne présente pas d’indication relative à la nocivité spécifique des bruits impulsionnels.

1_{Cité dans Dieroff [9].}

2_{Concernant les acronymes utilisés, un glossaire est disponible en début de rapport.} 3_{Cité dans Sulkowski [18] et Sulkowski & Lipowczan [19].}

4_{Cité dans Passchier-Vermeer [24].} 5_{Cité dans Passchier-Vermeer ibid.} 6_{Cité dans Passchier-Vermeer ibid.} 7_{Article en chinois cité dans Zhao et al. [34].} 8_{Voir le paragraphe 3.1 pour la définition.}

Idéalement, il faudrait donc déterminer si, à niveau équivalent, le caractère impulsionnel est plus néfaste qu’un bruit continu/stable et, le cas échéant, s’il est nécessaire d’estimer la plage de validité de l’EEH. De nombreuses études ont démontré les faiblesses de celle-ci (cf. chapitre 3) et, malgré les nombreux contre-exemples, les seuils critiques (s’ils existent) apparaissent encore difficilement identifiables du fait du manque de données. On peut noter que l’idée de l’existence d’intensité critique pour les bruits impulsionnels date de 1946, même si celle-ci ne prenait alors pas en compte la durée d’exposition (Ruedi & Furrer [38]1_).

L’hypothèse d’un seuil de validité de l’EEH peut d’ailleurs être mise en rapport avec le fait que deux mécanismes distincts sont responsables des traumatismes acoustiques : métaboliques et mécaniques. Hamernik et al. [40] suggèrent que les dommages mécaniques soient plus spécifiquement liés au niveau sonore, induisant que le dépassement d’un niveau critique pourrait correspondre au passage d’un type de dommage à un autre (ou du moins, à l’apparition de l’aspect mécanique) et pourrait donc coïncider avec le seuil de validité de l’EEH.

Hormis l’évaluation de seuils critiques, l’invalidité d’une définition du risque basée uniquement sur des indicateurs énergétiques (niveaux crête et équivalent) est avérée par un certain nombre d’études. Il serait nécessaire de pouvoir travailler à la description du bruit

impulsionnel, et plus spécifiquement à l’identification de grandeurs permettant de corréler sa

nocivité potentielle aux propriétés de l’environnement sonore. Cavé [41], en 1980, suggère par exemple d’envisager l’impulsivité du bruit via des caractéristiques biophysiques et psychoacoustiques (constante de temps de l’oreille, durée critique, réflexe acoustique, etc.). Il faudra alors trouver un nombre restreint de grandeurs (1) permettant de décrire le signal ; (2) ayant un impact sur les pertes (OHC, IHC), les TTS et/ou les PTS. Le chapitre 4 présente les principales grandeurs pertinentes évoquées dans la littérature.

Sans même considérer le rapport entre dommages physiques et modification des seuils d’audition2_{, un problème éthique et légal se pose dès lors qu’il est question d’effectuer, sur}

des sujets humains, des tests pouvant induire des dommages permanents sur l’audition. Ainsi, la littérature ne réunit finalement que peu de données exploitables (ce point est d’ailleurs soulevé par Henderson & Hamernik [44]). Lorsqu’il s’agit d’étudier les effets d’une exposition sonore sur les pertes auditives, plusieurs options sont envisageables. Les études épidémiologiques peuvent tenter de combler le manque de données concernant les êtres humains, mais présentent des inconvénients majeurs : nombreux paramètres non-contrôlables, absence ou manque d’informations concernant les expositions, difficultés de reproductibilité, influence de l’âge sur les résultats, etc. De plus, que ce soit chez l’homme (Kryter [45], Taylor [27]) ou l’animal (Henderson & Hamernik [46]), il existe une grande variabilité des résultats audiométriques lorsque l’on considère des stimuli de type bruits impulsionnels (celle-ci pouvant aller jusqu’à 70 dB pour une même exposition). Cette variabilité peut par exemple être due au déchirement non-systématique du tympan (ou autres traumas) ou liée à la fréquence (en plus des spécificités individuelles), et ce, sans explication claire (Henderson & Hamernik [46]). Malgré cette variabilité avérée, des études animales sur les PTS permettent des analyses systématiques de l’impact de grandeurs données, de manière indépendante ou combinée et dans des conditions contrôlées. Mais l’extrapolation (quantitative) des conclusions de l’animal à l’homme est fortement discutée et discutable (cf. paragraphe 5.1), spécialement au vu des données accumulées au cours des travaux passés. Une autre option est d’étudier les TTS en laboratoire. Cela permet de pouvoir travailler avec des sujets humains volontaires dans un environnement totalement contrôlé, mais se heurte à l’absence de relation entre TTS et PTS. De plus, comme le rappellent Hamernik et al. [47], les expositions en laboratoire sont rarement réalistes, car limitées dans le temps et dans les effets provoqués. Tout ceci pose donc la question de la

1_{Cité dans Ward [39].}

2_{Il n’existe pas de relation claire entre les PTS et les pertes de cellules ciliées (conclusions issues de travaux effectués sur des} chats - Liberman & Beil [42]) ou la dose totale d’exposition au bruit (conclusions issues de travaux effectués sur des cochons d’Inde - Erlandsson et al. [43]).

méthodologie à adopter dans le cadre d’une étude clairement orientée vers la prévention et la santé des travailleurs exposés à des environnements sonores impulsionnels et entreprise après plus de cinquante années de travaux dédiés aux bruits impulsionnels (cf. chapitre 5). Un dernier point concerne l’efficacité des protecteurs individuels (cf. chapitre 6). En effet, si l’application de la directive 2003/10/CE [37] en milieu professionnel a souvent pour conséquence directe le port de protecteurs auditifs lorsque l’exposition sonore est considérée dangereuse, celle-ci porte uniquement sur des indicateurs de niveaux. Hormis les modifications des niveaux, les autres altérations subies par le signal acoustique sont omises et les différences entre le signal en champ libre et le signal entrant dans l’oreille interne sont ignorées. On peut alors se trouver face à une mauvaise évaluation des risques et, dans le cas d’une sous-évaluation, à l’apparition de dommages dus à une mauvaise prévention.

L’objectif de cette étude préliminaire sera donc de répondre aux différents points suivants : – Existe-t-il un domaine de validité de l’EEH pour les bruits impulsionnels, si oui lequel ? – Quelles grandeurs semblent décrire de manière pertinente la dangerosité potentielle des bruits impulsionnels ?

– Quel(s) type(s) d’étude(s) pourrai(en)t être menée(s) ?

– Quel est l’impact des protections individuelles sur les propriétés des bruits impulsionnels ? – Comment intégrer les conclusions des points précédents au sein d’une étude ayant pour objectif une meilleure compréhension et prévention des risques auditifs induits par une exposition à un environnement impulsionnel ?

L’étude de terrain1 _{permettra d’avoir une approche complémentaire en répondant aux}

questions suivantes :

– Quels types d’environnements sonores rencontre-t-on sur site ? Les travailleurs se trouvent-ils exposés à des bruits impulsionnels isolés ou superposés à un bruit continu ? – Les personnes exposées portent-elles toujours des protecteurs ? Si oui, quelles sont les expositions sous protecteur2_?

La combinaison de ces deux études permettra d’estimer si l’audition des travailleurs exposés à un environnement impulsionnel réaliste (in situ), au vu de la règlementation actuelle, est plus en danger que celles des travailleurs exposés à un bruit continu de niveau équivalent et, si oui, quelles solutions/suggestions envisager : modification des méthodes d’évaluation de la nocivité, “malus impulsionnel” (qui devra se baser sur une définition claire d’un bruit impulsionnel), etc. ?

1 Etude n° EC2014-009 « Evaluation sur le terrain de l’exposition aux bruits impulsionnels des salariés ». 2_{L’impact des protecteurs en milieu impulsionnel est discuté chapitre 6.}

2. Définitions, règlementations, normes & corrections

Un bref rappel historique des définitions, règlementations et normes liées aux bruits impulsionnels1 _{peut être utile afin d’avoir un aperçu des différents points de vue qui se sont}

succédés et des difficultés rencontrées quant à la définition même de l’impulsivité et de la prise en compte des spécificités de ce type de sources.

2.1. Définitions

- 1970 - AFNOR NF 30.008 : Bruit d’une durée inférieure ou égale à une seconde [51]2.

- 1971 – Recommandation ISO 1996 (critère proposé pour les bruits environnementaux) : “Bruit à caractère impulsif par exemple tel que martelage ou rivetage”. Cette recommandation est basée sur l’écoute, et donc sur une appréciation subjective (Mattei [53]).

- 1973 - Recommandation ISO R 2204 : “Bruit consistant en une ou plusieurs impulsions d’énergie sonore chacune ayant une durée inférieure à une seconde” [54]3.

- 1974 - Proposition de l’OSHA : on considèrera comme impulsionnelle toute émission sonore dont le temps de montée est inférieur ou égal à 35 μs (Cluff [2]).

- 1975 – NF S 30-105 – Vocabulaire de l’Acoustique : “Bruit consistant en des émissions sonores brusques et de courtes durées” (Mattei [53]).

- 1975 – Arrêté du 12 août 1972 du Ministère du Travail (basé sur les définitions du fascicule NF S 30-008 de 1970) : “Bruit impulsif : une ou plusieurs impulsions d’une durée inférieure à 1 seconde. Si les impulsions sont séparées par des intervalles de moins de 0,2 secondes, le bruit sera considéré comme quasi-stable” [55]4_.

- 1975 - AFNOR - NF S30.105 : “Bruit impulsionnel : bruit consistant en des émissions sonores brusques et de courte durées” (Cavé [41]).

- 1975 - Définition d’un bruit impulsionnel aux USA (Kryter [57]) : “Changement de pression sonore de 40 dB et plus dans un intervalle de 0,5 seconde” [58]5_;

- 1975 - ISO 1999 : “Série d’impulsions d’amplitudes sensiblement égales” (Damongeot [56]).

- 1975 - AFNOR NF S 31-013 : “Série de pointes de bruit d’amplitudes approximativement égales ou pointes de bruit isolées” (Damongeot [56]).

- 1977 - Norme DIN 45465 (Allemagne) : Un bruit sera considéré comme impulsionnel si LA,impulseEq– LAeq > 2 dB (Damongeot [56]).

- 1979 - Norme ISO R 1999 : “Bruit impulsionnel : tout bruit dont la durée est inférieure à une seconde” (Cavé [41]).

- 1979 - La directive européenne 1979 :113/EEC propose qu’un bruit impulsionnel soit caractérisé objectivement par la relation LAI− LAS > 4 dB, avec AI et AS se référant au

niveau équivalent pondéré A pour les constantes de temps I (Impulse, 35 ms) et

S (Slow, 1s) (Rice [59]).

1 _{Dans les publications, il est parfois fait une distinction entre “sons d’impact” et “sons impulsionnels” (cf. par exemple} Henderson et al. [48], Hamernik & Hsueh [49]). Le distinguo semble basé (Atherley & Martin [50]) sur le mode de génération du bruit, l’impact correspondant à une collision entre deux solides et l’impulsion étant causée par un changement de pression brusque. A un niveau crête inférieur à 140 dB SPL, impacts et impulsions sont considérés comme ayant des comportements similaires. Au-delà de 140 dB SPL, la distinction peut être faite pour des raisons de non-linéarité dans les fréquences médiums (Hamernik & Hsueh [49]).

2_{Cité dans Buck et al. [52].}

3_{Cité dans Buck et al. Ibid. et Mattei [53].}

4_{Cité dans Buck et al. [52], Damongeot [56] et INRS [1].} 5_{Cité dans Buck et al. [52] et Damongeot [56].}

- 198?1_{- Définition d’un bruit impulsionnel aux USA : “une ou plusieurs impulsions de}

moins de 1 seconde séparées par un intervalle d’au moins 1 seconde” (Damongeot [56]).

- 1984 - Projet AFNOR S 31-013 : Un bruit sera considéré comme impulsionnel si LCrête

– LAeq > 20 dB (Damongeot [56]).

- 1984 - Proposition finlandaise : Un bruit sera considéré comme impulsionnel si LCrête –

LAeq > 15 dB (Damongeot [56]).

- 1985 - AFNOR S 31-013 [60] : “Bruit consistant en une ou plusieurs impulsions d’énergie acoustique ayant chacune une durée inférieure à environ 1s et séparées par des intervalles de temps de durées supérieures à 0,2 s ”.

- 1985 - AFNOR S 31-110 (critère proposé pour les bruits environnementaux) : “Bruit consistant en une ou plusieurs impulsions d’énergie acoustique ayant chacune une durée < 1s et séparées par des intervalles de temps de durées > 2 s” (Damongeot [56]).

- 2003 - Directive 2003/10/CE2 [37] : La notion de bruit impulsionnel n’apparait plus et l’unique fois où le caractère impulsionnel est mentionné est sous la forme d’un rappel succinct de l’existence de ce type de sources : “Conformément à l’article 6,

paragraphe 3, de la directive 89/391/CEE, l’employeur prête une attention particulière, au moment de procéder à l’évaluation des risques, aux éléments suivants : a) le niveau, le type et la durée d’exposition, y compris toute exposition au

bruit impulsif.” [37].

2.2. Règlementations, limites, normes & corrections

- 1967 - British Standard BS4142 :1967 : Premier document officiel faisant état d’une correction3 _{de 5 dB liée à l’impulsivité (Rice [59]).}

- 1968 - le CHABA recommande une valeur crête de 164 dB SPL pour les impulsions très courtes (25 μs) avec une réduction de cette valeur de 2 dB pour chaque doublement de la durée de l’impulsion. Un nombre total de 100 impulsions par jour est autorisé, ce nombre étant multiplié par 10 chaque fois que la valeur crête est réduite de 5 dB [4].

- 1971 - Opérateur JANSEN : Proposition d’un descripteur prenant en compte la pression acoustique, la durée de repos et la durée d’exposition (INRS [1]).

- 1971 - Recommandation ISO 1996 (critère proposé pour les bruits environnementaux) : Correction fixe de 5 dB sur le LA rapide4 (Mattei [53],

Damongeot [56], Rice [59]).

- 1974 - Norme S31 010 : Correction variable de 3 dB à 10 dB (Mattei [53]).

- 1975 - Réglementation française - Ministère du travail (Arrêté du 12 août 1975) : Principe de l’énergie sonore pondérée A majorée de 5 dB(A) en présence d’une ou plusieurs impulsions (Damongeot [56]).

- 1975 - Recommandation OSHA (Etats-Unis) : Niveaux crêtes limites ajustés en fonction du nombre d’impulsions : 120 dB < Lcrête < 130 dB pour une exposition à

1000 impulsions, 130 dB < Lcrête < 140 dB pour une exposition à 100 impulsions et

Lcrête < 140 dB dans tous les cas (Damongeot [56]).

- 1976 - La BOHS propose que la règle de l’énergie équivalente (EEH) soit appliquée pour les bruits impulsionnels jusqu’à 150 dB(A) et pour une impulsion unique dont le niveau crête peut atteindre 170 dB SPL (Dunn [61]).

1_{1985 au plus tard - Année incertaine.} 2 Directive en vigueur en 2015.

3 La correction est un “malus” en dB appliqué au niveau équivalent mesuré ou estimé, afin de prendre en compte le surplus de nocivité induit par l’exposition à des bruits impulsionnels.

- 1977 - Norme DIN 45465 (Allemagne) : Majoration allant de 3 dB à 6 dB en fonction de l’émergence (Damongeot [56]).

- 1979 - ISO 1999 / AFNOR S 31-013 : Majoration de 10 dB(A) des niveaux sonores A mesurés en réponse lente dans le cas d’une exposition à une série d’impulsions de niveaux similaires (martelage, rivetage) ou de pointes de bruit isolées (marteau-pilon). On note que cela ne s’applique pas aux bruits impulsifs composés de transitoires isolées (coups de feu) (INRS [1]).

- 1983 - Recommandation du Ministère de la Défense pour les Bruits d’Armes : Lcrête <

160 dB et LAeq < 90 dB(A) (Damongeot [56]).

- 1983 - ISO 1999 : Aucune pénalisation requise, mais une correction “libre” est possible (Damongeot [56]).

- 1983 - Projet de règlementation européenne : Niveaux crêtes limites ajustés en fonction du nombre d’impulsions : Lcrête < 140 dB (Damongeot [56]).

- 1984 - Projet AFNOR S 31-013 : Aucune pénalisation requise, seule une caractérisation est évoquée (Damongeot [56]).

- 1985 - AFNOR S 31-010 (critère proposé pour les bruits environnementaux) : Pénalisation allant de 3 dB(A) à 10 dB(A) sur LA,lente1 en fonction du pourcentage de

temps de présence des bruits impulsionnels (Damongeot [56]).

- 1985 - AFNOR S 31-110 (critère proposé pour les bruits environnementaux) : Aucune pénalisation requise, mais une correction “libre” est possible (possibilité d’“appliquer un ajustement pendant un intervalle de temps”) (Damongeot [56]).

- 1990 - BS4142 (Royaume-Uni) : La norme anglaise est mise à jour, introduisant le concept de pondération A (Rice [59]).

- 1990 - ISO 1999 :1990 [20] : La norme suggère une possible pénalisation de 5 dB en présence de bruits impulsionnels et en fonction du jugement de l’utilisateur2_.

- 1996 - Règlementation anglaise et européenne : Un niveau crête limite de 140 dB est imposé dans le cas d’une exposition à un milieu sonore impulsionnel (au lieu de 145 dB pour un bruit continu) (Rice [59]).

- 1997 - ISO 9612 : Proposition d’ajustement pour les bruits impulsionnels se basant sur la différence de niveau A de l’impulsion et celle du niveau équivalent. Si LA,impulseEq

– LAeq > 2 dB(A) : un ajustement de 3 dB à 6 dB peut être appliqué (Starck [32]).

- 2003 - Directive 2003/10/CE3 _{[37] : L’EEH est appliquée et la directive se base}

uniquement sur des indicateurs énergétiques :

o le LEX,8h ne doit pas dépasser une VLE de 87 dB(A) sous protecteur, des

actions étant déclenchées à partir d’une valeur d’exposition de 80 dB(A) et alourdies à partir de 85 dB(A) (sans protecteur)4 _;

o le niveau crête ne doit pas dépasser une VLE de 140 dB(C) sous protecteur, des actions étant déclenchées à partir d’une valeur d’exposition de 135 dB(C) et alourdies à partir de 137 dB(C) (sans protecteur).

L’“exchange rate” énergétique et les niveaux crêtes sont utilisés afin de définir les risques potentiels, et ce, indépendamment du type de son. Entre l’Europe et les USA, la différence porte aujourd’hui sur cet “exchange rate” : +3 dB de compensation lorsque l’on divise la durée d’exposition par 2 en Europe5 _{contre +5 dB aux USA}1_.

1 LA,lente se réfère au niveau pondéré A calculé avec une constante de temps égale à 1 s.

2 “La méthode de prévision présentée s’appuie surtout sur des données se rapportant essentiellement à un bruit stable non tonal à bande large. L’application de la base de données à des bruits tonaux ou impulsionnels/de chocs représente la meilleure extrapolation. Certains utilisateurs peuvent toutefois juger qu’un bruit tonal ou impulsionnel/de chocs est à peu près aussi nocif qu’un bruit stable non tonal d’un niveau environ 5dB supérieur” (ISO 1999 :1990 [62]).

3_{Directive en vigueur en 2015.}

4_{La question peut également être posée de l’effet des bruits impulsionnels sur les pertes en-dessous du premier seuil d’action.} Rice [15] indique qu’en-dessous de 85 dB(A), les pertes sont négligeables ou absentes. Or, ces conclusions s’appliquent à des niveaux équivalents et vraisemblablement pour des bruits continus. Il pourrait être intéressant de vérifier si pour les bruits impulsionnels, cette conclusion reste vraie.

5_{On part d’un L}

2.3. Conclusions

Même si jusque dans les années 80, les définitions sont diverses et pas nécessairement quantifiées, elles se basent sur des grandeurs temporelles (temps de montée, durée de l’impulsion, durée inter-impulsions), d’émergence et de rapport temps-énergie (changement de pression donné en un temps donné). La volonté d’attribution d’une correction liée à l’impulsivité des bruits était alors motivée par les études démontrant la nocivité importante de ce type d’exposition, nocivité inexpliquée par les mesures et que l’on attribua en partie au manque de fiabilité/précision des appareils de mesure pour des signaux variant rapidement. L’idée était d’inclure dans les législations, une correction permettant d’ajuster le résultat “lu” à un résultat “estimé” et ainsi prévenir les risques de dommages auditifs. L’application d’une majoration se confrontait alors (1) à l’absence de définition claire d’un bruit impulsionnel et (2) aux problèmes de mesure des impulsions. Il semble que la volonté de distinction des bruits impulsionnels ait été abandonnée à partir du moment où les appareils de mesure ont été à même de mesurer “correctement” ces derniers (Dunn [61], citant entre autres Hamernik et al. [64] et Cluff [2]). Or, si l’on considère que les définitions étaient essentiellement basées sur des attributs temporels, il semble incohérent d’avoir aujourd’hui abandonné cette approche pour se focaliser sur une description purement énergétique. Pour en revenir aux années 1970-80, le problème de la définition même des bruits impulsionnels se répercute logiquement dans les propositions de définitions, normes ou règlementations. Ainsi, de 1971 à 1985, une variété de pénalisations (allant de 3 dB à 10 dB) ont été proposées en se basant sur des critères énergétiques (énergie pondérée, niveau crête), temporels (durée d’exposition, durée de repos), d’impulsivité, de nombre d’impulsions voire du type d’environnement. Malgré le manque de consensus dans les approches et les propositions, il apparait clairement que les propriétés pertinentes quant à leur impact sur la dangerosité de ce type de sources ne se situent pas exclusivement du côté énergétique, mais que la prise en compte d’aspects temporels ou spectraux (ou spectro-temporels) pourrait, si nécessaire, permettre une meilleure prédiction de leur nocivité. Il pourrait par exemple être intéressant de considérer une correction “impulsionnelle” prenant en compte la latence du réflexe stapédien2 (si l’impulsion est plus rapide que ladite latence et que le réflexe n’a pas déjà été activé par un bruit continu environnant) (une proposition concernant la latence maximale du réflexe stapédien a d’ailleurs été avancée par Cavé [41]). Ceci pourrait également permettre d’envisager une adaptation des corrections en fonction des expositions à des agents chimiques. Actuellement, l’impulsivité n’est donc plus considérée dans les textes (hormis via les niveaux crêtes limites), malgré (1) la littérature qui va dans le sens d’une nocivité potentiellement plus prononcée pour une exposition à des bruits impulsionnels par rapport à un bruit continu (à niveau équivalent et sous certaines conditions - cf. chapitre 3) ; (2) les propositions passées. Cette lacune est d’ailleurs pointée par Smoorenburg [7] qui rappelle que la norme ISO 1999 (à la base de la directive 2003 [37]) ne peut être déclinée pour les bruits impulsionnels et qu’aucune méthode de mesure ou d’évaluation ne permet d’estimer les dangers pour l’audition des sons impulsionnels.

1 _{Le facteur de 5 dB pour une division par 2 du temps d’exposition pour les sons intermittents et courts (appliqué aux USA)} résulte d’études concernant les TTS importants tandis que la règle des 3 dB (ISO 1999 : 1990 (ISO) [62]) résulte d’analyses rétrospectives des PTS (Smoorenburg [6]) (fait également rapporté par McBride [63]).

2_{Le réflexe stapédien correspond à la contraction involontaire des deux muscles de l’oreille moyenne (le muscle stapédien et} le muscle du marteau) atténuant le niveau des sons transmis à l’oreille interne. Le seuil du réflexe stapédien se situe à environ 80 dB au-dessus du seuil d’audition (pour les fréquences situées entre 0,25 kHz et 4 kHz). Son amplitude croît alors avec le niveau de la stimulation. Chez l’homme et les animaux, l’atténuation induite est de l’ordre de 10 dB. De plus, la latence du réflexe est de 150 ms au seuil (80 dB) et entre 25 ms et 35 ms aux forts niveaux (Dancer [65]).

3.

(In)validité de l’Hypothèse d’Energie Equivalente (EEH) pour les

bruits impulsionnels

3.1.

Définition de l’EEH

Originellement proposée par Eldred et al. [66], puis formalisée par Burns & Robinson [36], l’hypothèse d’énergie équivalente (EEH) suppose que le trauma associé à une exposition sonore donnée serait fonction du niveau total d’énergie reçue par l’organisme [67]. Cette hypothèse se base sur le niveau d’énergie pondéré A1 _{et le considère comme unique}

indicateur des risques potentiels de dommages de l’audition, sans considération des autres propriétés des sons. Aussi, si le principe d’isoénergie s’avère plutôt satisfaisant pour les sons continus, il n’a pas été vérifié pour les sons impulsionnels (Sulkowski et al. [18]).

3.2.

Quelques grandeurs ignorées par l’EEH

L’EEH, de par sa définition, omet de prendre en considération certaines propriétés du son pouvant potentiellement impacter les dommages auditifs. Avant toute chose, il peut être intéressant d’identifier certaines grandeurs ignorées par cette hypothèse énergétique mais dont l’impact sur les pertes n’est pas nécessairement négligeable.

Spectre :

L’EEH implique qu’à énergies égales (pondérée A) mais spectres différents, les pertes auditives seront les mêmes : la distribution spectrale est ignorée (Scheiblechner [68], Dancer [69]). Toutes les fréquences sont donc considérées (a) de manière similaire (pondération A) ; (b) de manière indépendante (aucune interaction) (Scheiblechner [68]). Or, par exemple, chez l’homme, les PTS aux hautes fréquences sont spécialement sensibles aux expositions à des bruits de type coups de feu (Dieroff [9]). La décision d’ignorer la distribution spectrale pour les effets à long-terme peut, il est vrai, s’appuyer sur le fait que les pertes à 4 kHz, typiques d’une exposition à des bruits industriels généralement large bande, sont indépendantes de l’environnement sonore. Malgré tout, la nocivité d’un bruit à énergie et fréquence données peut très bien ne pas être constante et dépendre des énergies émises à d’autres fréquences. De la même manière, les données audiométriques pour chaque fréquence ne sont pas indépendantes les unes par rapport aux autres, les pertes à une fréquence donnée pouvant affecter celles de fréquences adjacentes (l’audiogramme n’est alors qu’une représentation simplifiée d’un mécanisme physiologique complexe) (Scheiblechner [68]). Ainsi, les recherches sur les TTS montrent que les effets à court-terme d’une fréquence pure s’étendent à plus d’une seule et unique fréquence [68]2_{. D’ailleurs, même les audiogrammes de}

Burns & Robinson [36] suggèrent que l’enveloppe de l’audiogramme n’est pas indépendante de celle du spectre du bruit, un spectre orienté basses-fréquences causant des pertes plus importantes qu’un spectre orienté hautes-fréquences.

Durée de l’impulsion :

En 1983, Price [70], effectuant une étude avec des chats, trouve que le fusil (niveau crête 139 dB ; durée A 0,3 ms-0,4 ms) est aussi dommageable (en termes de TTS) que le canon (niveau crête 150 dB ; durée A 2-3 ms). Smoorenburg [7] conclut de ces résultats que les niveaux crêtes critiques seraient plus élevés pour les impulsions plus longues. Or, celui-ci met de côté le fait que les spectres sont différents. Les

1_{La pondération A correspondant au contour de sonie à 40 dB, il faudrait être certain que celle-ci a toujours un sens pour les} niveaux élevés.

conclusions de l’article de Price [70] sont d’ailleurs plus modérées affirmant que si l’on considère les durées, l’EEH prédit que les canons seront plus nocifs, mais que les résultats prouvent le contraire : les spectres étant différents, cela questionne la dépendance fréquentielle de ces seuils et la corrélation entre spectre et durée dans le cas des bruits impulsionnels (Henderson & Hamernik [44]).

Exposition mixte :

Une autre des faiblesses de l’EEH repose sur le fait qu’elle ne soit pas forcément applicable dans des conditions de bruits impulsionnels superposés à des bruits continus (l’émergence pouvant être un élément important dans ce cas) (Dancer [69]). Ainsi, une étude d’Hamernik et al. [64] impliquant des chinchillas exposés à différents types de bruits montre que les effets audiométriques d’une combinaison bruit continu/impulsions est supérieure à la somme des effets séparés (cf. figure 2).

Figure 2. PTS moyens chez des chinchillas après exposition à des impulsions de 158 dB (N= 50) et/ou un bruit continu (bande spectrale 2-4 kHz ; durée = 1h) de 95 dB (image issue de Henderson &

Hamernik [44], d’après Hamernik et al. [64]).

Cependant, Arlinger & Mellberg [71] pointent l’absence de conclusions claires concernant les effets (TTS) dus à la combinaison de bruits continus et impulsionnels chez des sujets humains. En 2011, De Toro et al. [72] suggèrent même de ne pas majorer une combinaison bruit continu+bruits impulsionnels comparée à un bruit continu seul. La validité de l’EEH pour une exposition mixte (bruit continu + bruits impulsionnels) est donc questionnable. Humes [73] résume les résultats de plusieurs études dédiées à des expositions mixtes en concluant qu’une interaction existe pour les PTS (chez le chinchilla) lorsque les deux expositions (continue et impulsionnelle) coexistent (excluant un effet séquentiel, comme cela a été montré par Hamernik et al. [64]) et si le niveau crête excède 147 dB (ce niveau étant réduit à 137 dB pour les TTS). Une interaction avec le spectre est également avancée, suggérant que c’est le chevauchement spectral des deux bruits (continu et impulsionnel) qui aggrave les dommages. Pour en finir avec l’interaction et en sachant que l’objectif de cette étude sera de déterminer s’il existe une dangerosité avérée des bruits impulsionnels dans des conditions réalistes (niveaux, protections, etc.), Hamernik et al. [74] trouvent, pour des chinchillas, qu’une exposition mixte à des niveaux rencontrés en milieu industriel (niveau du bruit de fond : 85 dB SPL ou 76 dB SPL ; niveau crête des impulsions : 103 dB SPL) ne provoque pas d’interaction. Deux hypothèses sont

avancées : (1) à des niveaux plus faibles, les dommages étant exclusivement métaboliques, la superposition des expositions n’implique pas d’effet additif mécanique, et donc pas d’aggravation des dommages ; (2) l’absence de chevauchement spectral pourrait expliquer l’absence d’effet cumulatif.

Distribution temporelle/Taux de présentation :

L’EEH considérant la dose de bruit reçue au cours de la journée, la distribution temporelle est ignorée. On se trouve face à une hypothèse d’effet additif ou cumulatif des doses de bruits (Scheiblechner [68]). Or, certains travaux ont montré que l’impact de cette distribution est plus complexe. Ward et al. [75] ont d’ailleurs conclu à un impact de la distribution temporelle (ou plus précisément de l’intervalle inter-stimuli) sur les TTS chez l’homme. Chez les animaux, Henderson & Hamernik [44] citent le travail de Perkins et al. [76] avec des chinchillas exposés à 50 impulsions de 155 dB chacune pendant 1 minute ou 10 secondes (énergie similaire pour les deux expositions) et pour lesquels les PTS sont significativement plus importants pour l’exposition de 10 secondes.

Temps de montée :

Henderson & Hamernik [44] rappellent l’absence d’étude systématique concernant cet aspect (1986) hormis le travail de Walker & Behar [77] concernant les TTS différents générés par un son et son enregistrement pour 4 sujets humains ; les deux sources diffèrent alors de par leur temps de montée mais aussi leur spectre, il est donc difficile de conclure... On rappelle que, pour les sons impulsionnels ayant un temps de montée très court, ce problème est lié au fait que les mécanismes de protection de l’oreille (réflexe stapédien) seront potentiellement pris de vitesse, accentuant les risques de dommages cochléaires immédiats.

Presbyacousie, âge et sexe :

Différentes grandeurs non acoustiques peuvent également avoir un impact sur les seuils d’audition. Les pertes dues au bruit et la presbyacousie sont considérées par l’EEH comme cumulatives. Or, il existe des différences de susceptibilité au bruit en fonction de l’âge (Hincliffe [78], Jatho & Heck [79], Spoor & Paschier-Vermeer [80]1₎

et du sexe2 _{(Scheiblechner [68]).}

3.3.

(In)validité de l’EEH

3.3.1. Chez l’animal

Si les résultats qui suivent sont issus de travaux sur les animaux et que l’extrapolation des données (d’un point de vue quantitatif) à l’homme est impossible (cf. paragraphe 5.1), ils demeurent intéressants d’un point de vue qualitatif, afin d’évaluer si, dans un environnement contrôlé et pour un modèle animal, une application de l’EEH pour des expositions à des bruits impulsionnels peut être envisagée. Un des objectifs de ce travail prospectif étant d’identifier l’éventuel domaine de validité de l’EEH chez l’être humain, les études animales peuvent permettre, dans un premier temps, de vérifier si, dans des conditions de laboratoire contrôlées (1) des domaines de validité peuvent être clairement identifiés ; (2) si ces domaines varient avec les espèces.

Des travaux sur des cochons d’Inde (Nilsson et al. [81] [82]) concluent qu’à niveau équivalent (Nilsson et al. [81] : LAeq = 102 dB(A) ou 108 dB(A) ; durée d’exposition : 6h ou

1_{Cités dans Scheiblechner [68].}

2 _{Les hommes étant plus sensibles, une correction de ±1,5 dB est tout de même suggérée par Burns & Robinson [36] en} fonction du sexe, indépendamment de la fréquence.

24h ; bruit continu pur à 1,33 kHz ; impulsions générées mécaniquement dont l’énergie est majoritairement située entre 0,5 kHz et 2 kHz) (Nilsson et al. [82] : LAeq = 102 dB(A) ou

108 dB(A) ; bruit continu pur à 1,33 kHz ou 3,85 kHz ; impulsions synthétiques dont l’énergie est majoritairement située entre 0,5 kHz et 2,5 kHz), les bruits impulsionnels infligent respectivement 2 et 4 fois plus de pertes cochléaires qu’une exposition à un son continu pur d’énergie équivalente (mais on note qu’il existe une différence spectrale entre les deux types de bruits). A énergie équivalente, Herhold [83] conclut qu’il existe des TTS plus importants après soumission à des bruits impulsionnels qu’à des bruits continus de même énergie1_.

Hamernik et al. [47] trouvent également (chez les chinchillas) que l’EEH est invalide dans différents cas : (1) pour des impulsions à niveau crête constant (155 dB SPL), la modification de la signature temporelle de l’impulsion engendre des modifications des TTS ; (2) la superposition d’impulsions sans risque pour l’audition et d’un bruit continu (bruit continu à 95 dB SPL, énergie située entre 2 kHz et 4 kHz ; impulsions de 137 dB SPL à 158 dB SPL, taux de présentation : 1/min, durée A2 _{: 40-50 μs) peut conduire à des interactions}

importantes ; (3) à nombre d’impulsions et énergie équivalents, le taux de présentation peut impacter les PTS, TTS et pertes de cellules ciliées (50 impulsions, niveau crête : 155 dB SPL, durée A : 1 ms, taux de présentation : 1/min ou 1/10s). Buck et al. [52] trouvent, chez le cochon d’Inde et à spectres et niveaux identiques (niveaux équivalents : 106 dB SPL ou 109 dB SPL, durée d’exposition : 20 min, taux de présentation : 100/s - son quasi-stable), des TTS,15min différents pour une exposition à un bruit continu ou des impulsions espacées

de 0,01 seconde3_{. Toujours chez le cochon d’Inde, Lataye & Campo [84] trouvent une}

équivalence (à spectres similaires) entre les PTS trouvés pour une exposition à des impulsions de 0,125 ms à 101 dB et les PTS trouvés pour une exposition à un bruit continu de niveau équivalent (92 dB). Mais cette conclusion n’étant valide que pour une seule configuration, il est impossible de généraliser quant à une possible applicabilité systématique de l’EEH... Erlandsson et al. [85] concluent également que l’EEH ne peut être appliquée pour des bruits impulsionnels (pour des cochons d’Inde, niveau équivalent : 102 dB(A), durée d’exposition : 6h, bruit continu pur à 1,33 kHz ; impulsions générées mécaniquement dont l’énergie est majoritairement située entre 0,8 kHz et 1,5 kHz), les dommages au niveau des OHC causés par ce type de bruits étant plus importants que pour un bruit continu pur de niveau équivalent. Concernant les ATS chez les chinchillas, Blakeslee et al. [86] trouvent que (1) les niveaux asymptotiques sont atteints plus rapidement pour des expositions à des bruits impulsionnels (génération mécanique, niveau crête : 113 dB SPL, taux de présentation : 1/s, durée B : 1600 ms, durée d’exposition : 10 jours) qu’à des bruits continus ; (2) la variabilité de l’ATS est plus importante pour les bruits impulsionnels.

Alors que la généralisation de l’EEH aux environnements impulsionnels semble contredite par les résultats de la plupart des travaux précédents, il reste à envisager la possibilité d’un domaine de validité de celle-ci. Roberto et al. [67], lors d’une étude sur des chinchillas, analysent les pertes en cellules ciliées pour des expositions à des bruits impulsionnels de différents niveaux crêtes (niveau crête : 107-125 dB SPL, taux de présentation : 4/s, durée

B : 200 ms, durée d’exposition : 1,87h-120h, spectre présentant 2 pics à 1,5 kHz et 4 kHz,

temps de montée : 12 ms). Les résultats pour les groupes exposés à des niveaux crêtes de 107 dB, 113 dB et 119 dB sont alors cohérents avec l’EEH : les pertes sont constantes pour un niveau équivalent constant (on précise qu’il n’y a quasiment pas de PTS à ces niveaux et qu’il est donc difficile d’utiliser l’EEH en tant que métrique à ces niveaux). A 125 dB, les dommages deviennent trop importants pour être cohérents avec l’EEH, les pertes en cellules ciliées étant de 40 % à 70 % (contre 5 % à 10 % en dessous de 119 dB). Les PTS sont alors entre 20 dB et 40 dB (contre 0 dB à 20 dB pour les 3 autres niveaux) avec un maximum de pertes à 2 kHz. Il semble donc exister, chez les chinchillas, un niveau crête critique entre

1_{Cité dans Dieroff [9]. Les niveaux ne sont pas cités, l’espèce animale testée non plus.} 2_{Les durées A, B, C et D sont définies dans le glossaire.}

3_{On note qu’on se trouve ici dans un cas limite (bruit quasi-stable), l’intervalle inter-impulsion étant très court (inférieur à 0,2s)} (cf. paragraphe 2.1).

120 dB et 125 dB au-delà duquel les pertes s’aggravent rapidement et l’EEH n’est plus valide. Une étude similaire de Ward et al. [87]1 _{menée pour des expositions à des bruits}

continus avec des chinchillas confirme la validité de l’EEH entre 82 dB SPL et 111 dB SPL et une valeur crête critique de validité entre 112 dB SPL et 120 dB SPL. De même, des chinchillas exposés à des bruits impulsionnels de 150 ms (durée B) à 120 dB, présentent des PTS significativement plus élevés qu’à 113 dB, suggérant la présence d’un seuil critique entre ces deux valeurs (Henderson & Hamernik [46]2_{). Une étude chez le cochon d’Inde}

(Spoendlin [88]3_{) trouve un niveau critique de 130 dB SPL, que ce soit pour un bruit continu}

et un bruit impulsionnel, au-delà duquel on observe des dommages directs de l’organe de Corti. On citera enfin Dunn [61], qui, lors d’une étude avec des chinchillas et pour un niveau crête de 120 dB, conclut que les bruits d’impact engendrent plus de pertes qu’un bruit équivalent continu, sans pouvoir pour autant déterminer quel(s) paramètre(s) (niveau crête, temps de montée, temps de descente, intervalle inter-impulsions, etc.) est/sont responsable(s) de cet écart.

Pour le modèle animal, une généralisation de l’EEH visant à l’estimation des dommages (PTS, TTS ou pertes au niveau des OHC et IHC) induits par une exposition à des bruits impulsionnels est donc impossible. Les données issues de travaux sur les chinchillas suggèrent l’existence de niveaux crête critiques (entre 112 dB et 120 dB). Ces seuils dépendent de la susceptibilité de l’espèce aux traumas acoustiques (Dancer [89]), confirmant que l’extrapolation des conclusions (d’un point de vue quantitatif) de l’animal à l’homme semble compliquée, voire impossible. De plus, il semble également important de considérer les interactions potentielles avec d’autres paramètres sur ces seuils.

3.3.2. Chez l’homme

Si les études animales ne permettent pas de généraliser l’EEH pour les environnements impulsionnels, il est peu probable que l’hypothèse isoénergétique soit vérifiée chez l’homme, même s’il est vrai que certains travaux ont trouvé une possible extrapolation de celle-ci aux bruits impulsionnels industriels. Ainsi, Martin & Atherley concluent en 1971, via une étude dans des forges [50], que l’EEH est valide pour des bruits impulsionnels de niveaux crêtes de 130 dB SPL et 147 dB SPL (LAeq de 110 dB(A) et 118 dB(A)) et en 1976 [90] que si l’EEH

est invalide pour l’estimation des TTS, elle reste valide pour l’estimation des PTS pour les bruits impulsionnels industriels (on rappelle que l’EEH est supposée s’appliquer aux PTS, et non aux TTS - Smoorenburg [7]). On note qu’en 1983, dans un souci d’unification, Lempert et al. [91] justifient même l’invalidité de l’EEH (pertes similaires pour des niveaux équivalents de 99 dB(A) et 110 dB(A)) par de possibles problèmes de mesure des signaux. On retrouve la difficulté de mesure des bruits impulsionnels évoquée dans le chapitre 2.

Le fait est que, même si l’hypothèse isoénergétique est vérifiée dans certaines conditions (cf. tableau 5), les contre-exemples sont nombreux et prouvent l’invalidité de celle-ci dans un contexte plus général. En fait, sans même considérer le cas spécifique des bruits impulsionnels, Scheiblechner [68] a analysé les données de plusieurs études sans lien avec les bruits impulsionnels. Compilant les données de 14 études menées dans des environnements industriels (649 sujets ; 270 régressions linéaires et non-linéaires), il conclut que la relation exposition/pertes qui constitue la base de l’EEH n’est pas vérifiée dans la plupart des cas. Ainsi, alors même que ce principe est à la base de l’estimation et de la prévention des risques pour l’audition, ses faiblesses apparaissent déjà sans même intégrer le caractère impulsionnel du bruit. Concernant les TTS, Smoorenburg [92] [6]4 _{constate que}

1 Cité dans Roberto et al. [67].

2 Cité dans Henderson & Hamernik [44]. 3 Cité dans Henderson & Hamernik ibid. 4_{Cités dans Smoorenburg [93].}

celles-ci augmentent plus rapidement avec le niveau d’exposition pour des sons impulsionnels que pour des sons continus. Voigt [20] trouve que, pour des niveaux d’expositions similaires, des travailleurs officiant dans un environnement sonore “hautement fluctuant” ou à des “valeurs crêtes élevées ponctuelles” présentent des dommages auditifs (Standard Morbidity Rate) significativement plus importants que ceux travaillant dans un environnement relativement stable (cf. figure 3) ; idem pour les travailleurs confrontés à un environnement superposant bruit continu et impulsions (Ceypek [15]1_{). En 1978, Voigt [94]}2_,

lors d’une étude épidémiologique menée sur 180000 travailleurs du bâtiment, rapporte qu’à énergie équivalente, les bruits impulsionnels impliquent un risque auditif plus important que les bruits continus. Cette conclusion est d’ailleurs reprise par Zhao et al. [33]3_{, lors d’une}

étude épidémiologique sur des travailleurs chinois en 2010. Ces conclusions sont également partagées par Suvorov et al. [31] qui, lors d’une étude dans des forges russes4 _{et à niveau}

équivalent d’environ 105 dB, trouvent en 2001 que la validité de l’EEH dépend du niveau crête et/ou de l’impulsivité5 _{de l’exposition (l’EEH apparait alors valide à faible impulsivité).}

En 1980, Dieroff [9] conclut que des personnes exposées à un bruit continu à 105 dB(A) présentent moins de PTS à 4000 Hz que des personnes sujettes à des impulsions de 150 dB crête très dispersées dans le temps et superposées à un bruit de fond de 85-90 dB(A)6_.

Enfin, d’après Starck et al. [29], les sons industriels contenant des brusques changements de niveaux impliquent des PTS plus élevés (chez l’homme) que leur équivalent continu (conclusions similaires dans Bruel [96] et Mäntysalo [28]).

Figure 3. Relation entre le niveau acoustique équivalent et l’incidence sur les dommages auditifs sévères (Standard Morbidity Rate) pour des environnements sonores “relativement stables” ou

“hautement fluctuants” (Voigt [20]).

1_{Les expositions sonores sont détaillées dans le tableau 4.} 2_{Cité dans Metelski & Nievpokojex [95].}

3_{Article en chinois cité dans Zhao et al. [34].}

4_{Les expositions sonores sont détaillées dans le Tableau 4.}

5_{L’impulsivité est ici considérée comme étant la différence entre les niveaux pondérés A LA,rapide et LA,lente - cf. paragraphe 2.2.} 6_{On peut supposer que le niveau équivalent est égal à 105 dB(A).}

Ainsi, si l’EEH est séduisante de par sa simplicité d’application (elle nécessite uniquement des mesures de niveaux), le risque de sous-estimation de la dangerosité de l’exposition à des environnements impulsionnels, voire fluctuants, est important. Plusieurs travaux tentent d’ailleurs de chiffrer cette sous-estimation des pertes. En 1970, Martin et al. [13], lors d’une étude chez des travailleurs exposés à des bruits de marteaux pneumatiques1_{, trouvent que}

la prédiction de Robinson sous-estime de 6 dB à 14 dB les PTS en fonction de la fréquence testée, infirmant l’EEH pour les bruits impulsionnels. En 1970, Coles & Rice [97] rapportent que la prédiction du DRC de Coles [3] et du CHABA [4] sous-estimerait les TTS,2min induits

par des bruits impulsionnels (exposition à 1170 impulsions d’une durée de 124 à 150 ms), trouvant des pertes pour des niveaux crêtes de 124-127 dB du même ordre que celles estimées normalement pour des expositions à 141 dB et autorisant donc, pour l’être humain, des niveaux jusqu’à 16 dB trop élevés. En 1977, Brüel [96] résume des travaux de Paschier-Vermeer : les risques de pertes pour des employés exposés à des bruits impulsionnels de types industriels (presses, machine à riveter, machines à planer, martelage, machine à clouer) sont alors de 13 dB à 20 dB (en fonction de l’impulsivité des stimuli) supérieurs à la prédiction théorique pour une exposition à un bruit continu de LAeq équivalent.

S’il est clair que, comme pour les études animales, l’EEH ne peut être généralisée aux bruits impulsionnels, il reste à envisager l’hypothèse d’un domaine de validité. En se basant sur un critère de pertes temporaires TTS,2min < 25 dB pour 95 % de la population exposée,

Smoorenburg [7] propose des seuils de validité de l’EEH ainsi que des niveaux crêtes limites pour des bruits impulsionnels de type Fusils (durée A : 0,2 ms à 0,3 ms) ou Blasts (durée A : 0,9 ms à 3 ms). L’application de ces seuils et limites est alors fonction du type d’impulsions (suggérant une corrélation avec le spectre et/ou la durée), mais aussi du nombre d’impulsions. De telles conclusions impliquent donc une certaine complexité d’application, nécessitant une connaissance précise de l’environnement sonore. De plus, celles-ci sont issues d’analyses des TTS,2min. Si Smoorenburg [7], Chan [98] ou Patterson [99] considèrent

le critère TTS,2min < 25 dB pour 95 % de la population exposée comme étant le plus adapté à

l’étude des effets des bruits impulsionnels chez l’homme2_{, aucune relation entre TTS et PTS}

n’a été validée (Suter [100]). Or, l’objectif des travaux de prévention reste l’anticipation des dommages permanents, même si l’hypothèse de l’absence de PTS (ou autres dommages) en cas de TTS réduits demeure intéressante, elle n’a pas été validée (cf. paragraphe 5.2). Pour des raisons éthiques (cf. chapitre 5), les études de laboratoire sur les PTS ne pouvant être effectuées avec des sujets humains, les travaux de recherche concernant la relation, chez l’homme, entre dommages et exposition à des bruits impulsionnels, se basent généralement sur des approches épidémiologiques. Les tableaux 1 à 4 récapitulent les résultats d’un certain nombre d’études. On note la difficulté d’exploitation des données, les bruits étant souvent mal ou partiellement caractérisés, l’efficacité et un bon ajustement des protecteurs éventuels étant non vérifiés et les données présentant souvent une variabilité très importante (Spoendlin [88]). Concernant le rapport entre niveau équivalent 8h pondéré A ( )3 _{et la validité de l’EEH, les résultats des études précédemment citées et}

1_{Les expositions sonores sont détaillées dans le tableau 1.}

2_{Ce critère permettrait de s’assurer d’une récupération complète après 24h, et donc de l’absence de PTS (Pfander et al. [11])} 3_{Concernant le niveau équivalent}

_{, la méthode de calcul est détaillée dans Atherley & Martin [50] :}

( ) ( ) ( ) ( ) avec : – en dB(A),

– ph en Pa (N/m2), la valeur pic (pression de référence p0= 2.10

-5

N/m2),

– nA = nT /28800 en Hz, avec nT, le nombre d’impacts par jour (estimation pour une durée de 8h = 28800 s),

– te en s, le temps de descente (decay time) d’une impulsion.

exploitables sont compilées dans le tableau 51_{. Ce tableau exclut les données de l’étude de}

Mäntysalo & Vuori [28], les données étant difficilement utilisables d’un point de vue quantitatif, ainsi que l’étude de Guberan [14], dont l’exploitabilité a été remise en question lors d’un Workshop à Southampton en 1983 [24].

_{, le niveau du bruit de fond (en dB(A)).}

Publication Sources Niveau Equivalent A Niveau Crête Niveau Bruit de fond Temps Montée Temps Descente

Martin et al. [13] Fonderie 100 dB(A)-122 dB(A)

111 dB-131 dB - - -

Durée Pattern

temporel Spectre Nombre Protecteurs

- 26-72 pulse/seconde Large-bande avec 2-3 pics (+10 dB) entre 2 kHz & 6 kHz ou entre 2 et 10 kHz pour les métaux plus légers (+15 dB) - - Conclusions / Remarques

1. Le rapport entre niveaux crête et équivalent dB(A) n’est pas direct. 2. L’EEH n’est pas valable pour l’évaluation de ce type de bruits industriels

Niveau Equivalent A Niveau Crête Niveau Bruit de fond Temps Montée Temps Descente

Voigt et al. [20] BTP 45-65 dB(A) / 86-100(A)

- - - -

Durée Pattern

temporel Spectre Nombre Protecteurs

- - - - -

Conclusions / Remarques

1. La relation entre le nombre d’impulsions et le niveau équivalent dépend du type de source (hacheuse, marteau, pelleteuse, etc.), de la nature du sol (réverbération) et/ou du

bruit de fond.

2. Pour un son continu, le niveau équivalent (50-100 dB(A)) n’a pas d’impact significatif sur les dommages auditifs sévères (Standard Morbidity Rate).

Pour les environnements fluctuants, ces dommages sont corrélés au niveau équivalent (cf. figure 3). Niveau Equivalent A Niveau Crête Niveau Bruit de fond Temps Montée Temps Descente Sulkowski [18] Sulkowski & Lipowczan

[19]

Forge 111,4 dB(A) (Moy)

133,4 dB (Moy) 91-95 dB(A) 0,70 ms 0,60 ms

Durée Pattern

temporel Spectre Nombre Protecteurs

- 0,57/s (Moy) Energie max 0-1 kHz

2000/jour Pas de port de protecteurs

Conclusions / Remarques

1. On observe des PTS maximums à 4 kHz. 2. Grande variabilité des PTS.

3. Aucune observation d’un seuil asymptotique des PTS après un certain nombre d’années d’exposition (au contraire de Kuzniarz et al. [42]).

4. L’impact de la durée d’exposition sur les PTS est similaire pour les bruits continus et les bruits impulsionnels, les hautes-fréquences étant les plus affectées.

5. Pas d’agrément avec les courbes prédictives isoénergétiques. 6. Les courbes de Burns & Robinson [2] surestiment les pertes basses-fréquences

(conclusions similaires chez Acton [101]).

7. Sous-estimation des pertes hautes-fréquences après une certaine durée d’exposition. 8. L’EEH est inadaptée à l’estimation des PTS dues à une exposition à un environnement

impulsionnel.

Tableau 1. Récapitulatif des études épidémiologiques en relation avec l’exposition à des bruits impulsionnels (partie 1).

Publication Sources Niveau Equivalent A Niveau Crête Niveau Bruit de fond Temps Montée Temps Descente

Passchier-Vermeer [24] Industrie < 100 dB(A) - - - -

Durée _temporel Pattern Spectre Nombre Protecteurs

- - - - -

Conclusions / Remarques

Les ouvriers exposés à des bruits impulsionnels présentent systématiquement des pertes plus importantes d’environ 10 dB que les ouvriers exposés à des bruits continus de niveau

équivalent. Niveau Equivalent A Niveau Crête Niveau Bruit de fond Temps Montée Temps Descente Taylor et al. [27] Forge (Marteaux et presses) Marteaux : 102-112 dB(A) (Moy = 108 dB(A)) Presses : 97-100 dB(A) (Moy = 99 dB(A)) Marteaux : 120 dB-140 dB parfois 150-160 dB Presses : 110 dB-120 dB - - Marteaux : 100-300 μs Presses : 10-15 ms Marteaux : 50-100 ms Presses : 50-100 ms Durée Pattern

temporel Spectre Nombre Protecteurs

- Répét. 1-3 s - - Port de protecteurs chez 61 % des ouvriers depuis 1 à

4 ans. Pas d’effet sur les pertes observées.

Conclusions / Remarques

1. Pertes chez les ouvriers exposés aux bruits impulsionnels > Pertes du groupe de contrôle (bruit continu).

2. Si expositions < 10 ans, pertes ≤ prédictions. Si expositions ≥ 10 ans, pertes ≥ prédictions. 3. L’EEH est invalide.

Niveau Equivalent A Niveau Crête Niveau Bruit de fond Temps Montée Temps Descente

Mäntysalo & Vuori [28] Marteaux Meules Marteaux pneumatiques 86-111 dB(A) (LAeq,10min) (Moy = 100 dB) Autres sources non-impulsionnelles 82-95 dB(A) Marteaux : 130-140 dB (voire 150 dB) Marteaux pneumatiques : 120-125 dB Meule : 115-120 dB 80-85 dB(A) < 100 ms - Durée Pattern

temporel Spectre Nombre Protecteurs

Marteaux : 300-800 ms Durée B Marteaux : ? ? ? Marteaux pneumatiques : 50/s - - Quelques ouvriers portent des protecteurs, mais pas toute la

journée

Conclusions / Remarques

1. A terme, les bruits impulsionnels de forts niveaux seraient plus dangereux qu’un bruit continu de niveau équivalent. En effet, les bruits impulsionnels causent des PTS apparaissant

plus rapidement que pour une exposition à un bruit continu.

2. Les hautes fréquences sont les premières à être affectées, les effets sur les basses fréquences apparaissant après une plus longue exposition.

Tableau 2. Récapitulatif des études épidémiologiques en relation avec l’exposition à des bruits impulsionnels (partie 2).