La biomécanique des chocs et la protection des passagers

Dans les années cin­quante, celui qui a don­né une impul­sion déci­sive à la bio­mé­ca­nique des chocs est sans conteste le colo­nel Stapp. Ce méde­cin de l’a­via­tion amé­ri­caine avait remar­qué que des acci­dents domes­tiques, ou cer­taines ten­ta­tives de sui­cide, cau­sés par des chutes de grandes hau­teurs pou­vaient se ter­mi­ner sans bles­sures graves, si les indi­vi­dus tom­baient sur des maté­riaux qui amor­tis­saient leur chute en arri­vant au sol (buis­sons épais, toits de voi­ture, etc.). Fort de cette consta­ta­tion, le colo­nel Stapp pen­sa que ce prin­cipe pou­vait être appli­qué pour la pro­tec­tion des occu­pants de véhi­cules sou­mis à un choc (l’ar­mée amé­ri­caine avait plus de sol­dats tués ou bles­sés par acci­dents de véhi­cules qu’au com­bat à l’époque).

Devant le scep­ti­cisme ren­con­tré, il se pro­po­sa comme volon­taire pour véri­fier cette consta­ta­tion. Il uti­li­sa pour cela un cha­riot sur rail qui ser­vait à tes­ter des élé­ments d’a­vion qui, lan­cé à grande vitesse, était frei­né bru­ta­le­ment par des palettes péné­trant dans l’eau (water brakes). Atta­ché soli­de­ment au cha­riot, il ten­ta l’ex­pé­rience. Bien que légè­re­ment com­mo­tion­né, il s’en tira sans bles­sures graves en étant atta­ché, et en uti­li­sant et contrô­lant les défor­ma­tions du véhi­cule pen­dant le choc.

Il a fal­lu cepen­dant plus de qua­rante ans pour que les essais d’ho­mo­lo­ga­tion des véhi­cules prennent en compte les cri­tères bio­mé­ca­niques (ou de bles­sures) et, de ce fait, passent d’une régle­men­ta­tion dite « de des­sin » à une régle­men­ta­tion de résul­tats. Certes, l’a­mé­lio­ra­tion des véhi­cules s’est faite pro­gres­si­ve­ment, la régle­men­ta­tion et son évo­lu­tion n’é­tant qu’une contri­bu­tion par­mi d’autres au pro­grès de la sécu­ri­té, mais ce long délai est exem­plaire de la dif­fi­cul­té ren­con­trée pour mettre en appli­ca­tion une avan­cée majeure de la technologie :

• qui heur­tait le sens com­mun : moins un véhi­cule sor­tait abî­mé lors d’un acci­dent, plus il appa­rais­sait sûr alors que le but est de sau­ver les pas­sa­gers et non le véhicule ;
• qui deman­dait une approche mul­ti-dis­ci­pli­naire asso­ciant méca­ni­cien et médecin.

Le résul­tat est cepen­dant com­pa­rable à celui obte­nu par les grandes décou­vertes médi­cales de notre époque. Cer­taines bles­sures et leur gra­vi­té dans des acci­dents d’au­to­mo­biles ont évo­lué, ou presque dis­pa­ru suite aux modi­fi­ca­tions appor­tées aux véhi­cules auto­mo­biles et à l’u­ti­li­sa­tion des dis­po­si­tifs de pro­tec­tion, tels que cein­tures de sécu­ri­té et sacs gon­flables. Ce sont par­ti­cu­liè­re­ment les bles­sures à la face et aux yeux, les éjec­tions, sources majeures de décès, les frac­tures du crâne et les enfon­ce­ments tho­ra­ciques graves. De fait, un occu­pant cein­tu­ré, pour des vitesses ne dépas­sant pas 80 km/h avant frei­nage, a peu de risques d’être bles­sé gravement.

Un tel résul­tat jus­ti­fie plei­ne­ment que l’on rap­pelle com­ment la recherche se déve­lop­pa et le rôle joué par les construc­teurs, la recherche publique et les res­pon­sables de la régle­men­ta­tion tech­nique. On ver­ra que ces tra­vaux se sont dérou­lés dans la qua­si-indif­fé­rence des milieux scien­ti­fiques, la recherche médi­cale n’ayant jamais recon­nu cette acti­vi­té comme gra­ti­fiante et les méca­ni­ciens pré­fé­rant tra­vailler avec des maté­riaux inertes, plus faciles à carac­té­ri­ser qu’un corps humain.

Du côté des construc­teurs, en 1969, Renault et le groupe PSA ont déci­dé d’u­nir leurs forces et de croi­ser leurs exper­tises en créant le LAB (Labo­ra­toire d’ac­ci­den­to­lo­gie et de bio­mé­ca­nique) qui a fêté le 5 juillet 1999 ses trente ans de fonc­tion­ne­ment à la satis­fac­tion géné­rale. Au sein du LAB, un sec­teur fut spé­cia­li­sé dans l’a­na­lyse métho­dique et rigou­reuse des acci­dents de la route. Sa métho­do­lo­gie d’en­quête fut basée et l’est tou­jours sur trois volets.

• Le pre­mier est consti­tué du rap­port éta­bli par les forces de police, et don­nant le maxi­mum de détails avec plans et pho­tos sur les cir­cons­tances de l’ac­ci­dent, en par­ti­cu­lier tra­jec­toires, frei­nages, angles d’impact…
• Le deuxième concerne le détail des bles­sures consta­tées sur les occu­pants par les méde­cins intervenants.
• Le troi­sième résulte de l’a­na­lyse très détaillée du com­por­te­ment des struc­tures des véhi­cules et des obs­tacles par des ingé­nieurs spé­cia­li­sés et formés.

Quant à la Recherche publique, elle s’est mani­fes­tée par la créa­tion de l’ON­SER en 1961 qui a mis en place un labo­ra­toire des chocs à l’aé­ro­port de Lyon-Bron afin de réa­li­ser des chocs expé­ri­men­taux néces­saires à la mise au point des équi­pe­ments rou­tiers telles les glis­sières de sécu­ri­té et d’é­tu­dier les consé­quences du choc sur l’oc­cu­pant du véhi­cule et sur le pié­ton heurté.

Ces tra­vaux ont abou­ti à des solu­tions tech­niques qui sont encore uti­li­sées aujourd’­hui, telles que la cein­ture de sécu­ri­té trois points, le sac gon­flable, les appuis-tête, les sièges pour enfant, le vitrage de sécu­ri­té, la colonne de direc­tion rétrac­table et les ser­rures de sécu­ri­té évi­tant l’ou­ver­ture intem­pes­tive des portes en cas de choc.

Ces recherches ont ser­vi de base à de nou­velles méthodes d’é­va­lua­tion de la sécu­ri­té des véhi­cules et de leurs com­po­sants, en par­ti­cu­lier à tra­vers le déve­lop­pe­ment de man­ne­quins anthro­po­morphes bio­fi­dèles, puis de modèles mathé­ma­tiques de l’être humain. Le labo­ra­toire des chocs de l’ON­SER a joué un rôle recon­nu dans le déve­lop­pe­ment de ces recherches, en liai­son avec l’in­dus­trie auto­mo­bile fran­çaise, en contri­buant à une ouver­ture inter­na­tio­nale de ces recherches.

La coopé­ra­tion inter­na­tio­nale s’est, elle, déve­lop­pée au cours des années soixante-dix avec les véhi­cules expé­ri­men­taux de sécu­ri­té ou ESV (Expe­ri­men­tal Safe­ty Vehicles), sous la double impul­sion d’un Secré­taire d’É­tat amé­ri­cain et du Dr Moy­ni­ham qui vou­lait don­ner à l’Al­liance atlan­tique un conte­nu huma­ni­taire, un pro­gramme dit de « démons­tra­tion » fut enga­gé dans le cadre de l’O­TAN en 1969.

Les construc­teurs du monde entier étaient conviés à réa­li­ser un véhi­cule per­met­tant de heur­ter un mur à 80 km/h et à ses occu­pants de sor­tir indemnes. Cette recherche spec­tacle était sur­tout des­ti­née à réagir contre la pas­si­vi­té des construc­teurs amé­ri­cains qui ne consa­craient que des cré­dits négli­geables à la recherche pour amé­lio­rer la sécu­ri­té, ain­si que l’a­vait mis en évi­dence Ralph Nader dans son best sel­ler, Unsafe at any speed.

Les confé­rences ESV existent tou­jours et traitent de la sécu­ri­té dite pas­sive, c’est-à-dire de la limi­ta­tion des consé­quences des acci­dents pour les occu­pants. Elles ont contri­bué à une har­mo­ni­sa­tion de la com­pré­hen­sion des pro­blèmes, et favo­ri­sé une conver­gence vers des exi­gences de résul­tats réa­listes, inté­grant l’en­semble des connais­sances des experts mondiaux.

Elles auront aus­si ser­vi à pré­ci­ser les cahiers des charges des véhi­cules au tra­vers d’exi­gences de résul­tats jugées prin­ci­pa­le­ment sur les occu­pants repré­sen­tés par des man­ne­quins, même s’il reste encore quelques objec­tifs géo­mé­triques sur les véhi­cules conser­vés par sou­ci de simplification.

L’ob­jec­tif était atteint, les construc­teurs et les Pou­voirs publics pre­naient cette fina­li­té avec tout le sérieux qu’elle mérite, ce qui n’a pas pour autant mobi­li­sé un grand nombre de scientifiques.

Ce faible enga­ge­ment des scien­ti­fiques a été par­tiel­le­ment com­pen­sé, à la suite d’une ren­contre à Lyon en sep­tembre 1971, par un groupe inter­na­tio­nal de recherche l’IR­CO­BI (Inter­na­tio­nal Research Com­mit­tee on the Bio­ki­ne­tics of Impacts) dont les buts sont :

• sti­mu­ler l’é­tude sur le trans­fert et la dis­si­pa­tion de l’éner­gie ciné­tique à l’in­té­rieur du corps humain,
• ras­sem­bler et dif­fu­ser l’in­for­ma­tion dans le domaine de la bio­ci­né­tique des chocs,
• ser­vir de groupe de réfé­rence vis-à-vis d’autres enga­gés dans l’é­tude épi­dé­mio­lo­gique et la concep­tion des véhicules ;
• assu­rer la for­ma­tion de cher­cheurs dans le domaine de la bio­ci­né­tique des chocs.

 
Construc­teurs fran­çais et Pou­voirs publics s’as­so­cient dans un pro­gramme de recherches dès 1971 dans le cadre d’une action thé­ma­tique pro­gram­mée lan­cée en France sur la sécu­ri­té pas­sive. Les tra­vaux de l’é­poque sont basés essen­tiel­le­ment sur les cri­tères bio­mé­ca­niques résul­tant des efforts inter­na­tio­naux aux­quels par­ti­ci­paient acti­ve­ment l’ON­SER et le Labo­ra­toire com­mun des constructeurs.

Les résul­tats de ces tra­vaux furent concré­ti­sés par une pré­sen­ta­tion des construc­teurs fran­çais lors de la confé­rence ESV de Paris en 1979. Il s’a­gis­sait de véhi­cules de moins de 4 mètres et de 950 kg maxi­mum. PSA pré­sen­tait un pro­to­type, le VLS 104, ras­sem­blant les dif­fé­rents sous-sys­tèmes de pro­tec­tion dans un même véhi­cule. Renault pré­sen­tait un pro­to­type de syn­thèse capable de pro­té­ger ses occu­pants dans des chocs fron­taux à 65 km/h contre obs­tacle fixe et rigide à 90° ou avec un angle de 30° et 50 ou 100 % de la lar­geur du véhi­cule impli­qué. La pro­tec­tion laté­rale cor­res­pon­dait à des chocs de 40 km/h avec bar­rière mobile rigide, mais aus­si avec des véhi­cules réels existants.

La régle­men­ta­tion tech­nique sur la pro­tec­tion des occu­pants d’une voi­ture en cas de choc allait pou­voir évo­luer en s’ap­puyant sur une base scien­ti­fique cré­dible. Les gou­ver­ne­ments euro­péens impli­qués dans le pro­gramme ESV res­sen­tirent très vite la néces­si­té de se concer­ter et de coor­don­ner leurs efforts. Dans un pre­mier temps, une struc­ture infor­melle, dite Club de Londres, assu­ra une simple concer­ta­tion préa­lable aux réunions avec les Amé­ri­cains. Lorsque le carac­tère per­ma­nent du pro­gramme ESV fut éta­bli, une struc­ture euro­péenne durable, le CEVE (Comi­té euro­péen des véhi­cules expé­ri­men­taux) fut ins­ti­tuée, avec un objec­tif plus vaste qu’une simple concer­ta­tion : le déve­lop­pe­ment d’un pro­gramme euro­péen coor­don­né de recherches sur la sécu­ri­té routière.

La pre­mière régle­men­ta­tion sur les chocs, édic­tée au États-Unis et reprise en France et en Europe en 1969, résul­tait d’une ana­lyse géo­mé­trique des défor­ma­tions internes de l’ha­bi­tacle et se bor­nait à limi­ter le recul de la colonne de direc­tion et la rigi­di­té du volant. Les Fran­çais furent les pre­miers en Europe à com­prendre que les mesures pure­ment géo­mé­triques n’é­taient pas à la hau­teur des enjeux, et grâce, notam­ment, à l’im­pul­sion don­née aux recherches par des méde­cins bio­mé­ca­ni­ciens tra­vaillant chez les construc­teurs auto­mo­biles et dans les ins­ti­tu­tions publiques, l’é­la­bo­ra­tion de régle­men­ta­tions uti­li­sant des méthodes d’es­sais repré­sen­ta­tives des condi­tions réelles des acci­dents, et fai­sant appel à des cri­tères bio­mé­ca­niques mesu­rés sur des man­ne­quins anthro­po­morphes ins­tru­men­tés, fut mise en chan­tier au début des années soixante-dix.

En 1976, la France deman­dait et obte­nait qu’un groupe d’ex­perts spé­cia­li­sés fût créé au sein du WP 29 de Genève (groupe d’ex­perts éla­bo­rant la régle­men­ta­tion tech­nique inter­na­tio­nale dans le cadre des Nations Unies). Ce groupe tint sa pre­mière réunion en 1977, et les tra­vaux furent menés sur la base d’un pro­jet de règle­ment rela­tif à la pro­tec­tion en choc fron­tal, pré­sen­té par la France. Mal­heu­reu­se­ment, ces tra­vaux ne purent abou­tir. Pen­dant ce temps, le CEVE pour­sui­vit acti­ve­ment ses tra­vaux sur le choc fron­tal et enga­gea des recherches pour la mise au point d’une régle­men­ta­tion euro­péenne sur la pro­tec­tion des occu­pants en cas de choc laté­ral et sur la pro­tec­tion des piétons.

Au 1^er octobre 1998, les deux régle­men­ta­tions euro­péennes sur les chocs fron­tal et laté­ral, basées sur les pro­po­si­tions du CEVE, sont entrées en vigueur pour les nou­veaux types de véhi­cules ; leur appli­ca­tion doit faire pro­chai­ne­ment l’ob­jet d’une éva­lua­tion de la part de la Com­mis­sion euro­péenne qui, le cas échéant, pro­po­se­ra des évo­lu­tions à court terme. À plus long terme, une har­mo­ni­sa­tion mon­diale des régle­men­ta­tions de pro­tec­tion des occu­pants en cas de choc fait l’ob­jet de tra­vaux pré­pa­ra­toires au sein d’un groupe spé­cia­li­sé éta­bli dans le cadre du pro­gramme ESV.

Il a donc fal­lu qua­rante ans d’ef­fort pour adop­ter une régle­men­ta­tion sur les cri­tères de bles­sures pour l’ho­mo­lo­ga­tion des véhi­cules. Un évé­ne­ment ou un épi­phé­no­mène ? C’est une belle his­toire si l’on en juge par les résul­tats obte­nus en termes de vies humaines sau­vées mais, pour ce qui est de la noto­rié­té, il faut s’en tenir à la phi­lo­so­phie de Vol­taire : pour vivre heu­reux, vivons cachés.

Les résul­tats impres­sion­nants par le nombre de vies sau­vées pro­viennent de l’a­dop­tion de ces nou­veaux cri­tères d’é­va­lua­tion mais les pro­grès ne s’ar­rê­te­ront pas là.

La régle­men­ta­tion fonc­tionne à la manière d’un étau. Au départ, il faut « inven­ter » l’é­tau à l’in­té­rieur duquel on insère le pro­duit à amé­lio­rer et une fois réa­li­sée cette opé­ra­tion capi­tale qui marque le chan­ge­ment de para­digme, le pro­grès tech­nique per­met de don­ner un « tour de vis », chaque fois que des per­for­mances amé­lio­rées deviennent tech­ni­que­ment et éco­no­mi­que­ment faisables.

Il fau­drait même ajou­ter les clas­se­ments de qua­li­té que les Amé­ri­cains appellent rating et qui per­mettent pour des véhi­cules conformes à la régle­men­ta­tion de les dis­tin­guer selon des cri­tères adop­tés par un orga­nisme sup­po­sé neutre de toute attache com­mer­ciale afin de four­nir des indi­ca­teurs de qua­li­té aux consommateurs.

De une à quatre étoiles sont ain­si attri­buées aux modèles de voi­ture, pro­cé­dure adop­tée main­te­nant en Europe sous le nom d’EURO/NCAP.

Les voies de pro­grès pro­viennent des dis­po­si­tifs de rete­nues, des pos­si­bi­li­tés de dégra­da­tion d’éner­gie offertes par les caisses défor­mables des véhi­cules et enfin de la recherche d’une meilleure com­pa­ti­bi­li­té pour les chocs entre véhi­cules de masses dif­fé­rentes afin d’ar­ri­ver à une meilleure éga­li­té des chances entre les pas­sa­gers des deux véhicules.

Le rôle des scien­ti­fiques est par­fois occul­té par des per­son­na­li­tés cher­chant le suc­cès média­tique ou les com­mer­ciaux qui ne retiennent dans leur com­mu­ni­ca­tion qu’un mes­sage réductionniste.

Le sys­tème com­plexe qui relie l’in­no­va­tion, la régle­men­ta­tion et la norme défie une des­crip­tion sim­pliste. Seul un rac­cour­ci his­to­rique per­met de mettre en pers­pec­tive une évo­lu­tion dont le début date des années cin­quante et qui est loin d’a­voir épui­sé toute pos­si­bi­li­té de pro­grès futur alors que la bio­mé­ca­nique des chocs n’a jamais occu­pé le devant de la scène.

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