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Par Philippe Damon

Les premières victimes de la vie sous-pression ne sont pas les scaphandriers comme certains le pensent mais les ouvriers que l’on nomme “tubistes”. Ces derniers travaillant dans des caissons pour la fabrication des piles de ponts y étaient pressurisés entre 2 et 3 atmosphères durant plusieurs heures… Les tubistes étaient alors frappés d’un mal étrange appelé maladie des caissons. Les procédures de décompression seront empiriques jusqu’à l’intervention du physiologiste Paul Bert après 1870.

L’Histoire liée aux problèmes causés par la vie sous-pression débute vers 1840 avec l’emploi du système de fondation tubulaire inventé par l’ingénieur français Jacques Triger (1801-1867) chargé d’organiser l’exploitation des houillères de Chalonnes (près d’Angers) situées sur une zone aquifère.

L’ingénieur Jacques Triger, inventeur des caissons pour le travail en atmosphère comprimée

L’ingénieur Triger constate qu’il faut traverser 18 à 20 mètres de sables mouvants gorgés d’eau avant d’atteindre le terrain houiller. Ne pouvant extraire l’eau du sable, l’ingénieur Triger propose de la refouler grâce à son appareil à air comprimé. “Chercher à vider le puits par les procédés ordinaires à l’aide de pompes d’épuisement, c’est vouloir épuiser la Loire ! Il faut refouler l’eau par l’envoi d’air comprimé”

Les plans Triger des tubes destinés au travail en atmosphère comprimée

Historique de l’appareil à air comprimé de l’ingénieur Triger

Un premier brevet d’invention est déposé le 6 novembre 1838 par Triger Jacques, ingénieur civil, pour : L’invention du cuvelage tubulé destiné à traverser les sables mouvants dans le percement des puits destinés à l’exploitation des mines. (Le cuvelage tubulé consiste à enfoncer dans le sol des anneaux métalliques, en fer ou en fonte, que l’on superpose. Cet empilage forme un tube qui, après être vidé de son contenu et rendu étanche par des joints, laisse le passage au mineur pour atteindre son lieu de travail).

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Un brevet d’addition et de perfectionnementest déposé le 3 juillet 1839 pour : Un appareil ou récipient d’air pour faciliter le percement des puits au-dessous du niveau des eaux.

Ce brevet d’addition sera délivré à Jacques Triger le 14 septembre 1840. Il s’agit de l’invention du système à air comprimé pour faciliter le percement des puits au-dessous du niveau des eaux. 

Un deuxième brevet d’inventionest déposé le 6 janvier 1840 d’une durée de 10 ans par les Sieurs Triger et Las-Cases, pour : Un procédé de cuvelage propre à l’exploitation des mines qu’ils nomment cuvelage tubulé

Le brevet sera délivré le 15 avril 1840. Il s’agit d’une amélioration du système Triger breveté précédemment 

L’appareil à air comprimé sera employé à partir de 1839 pour l’exploitation des houillères de Chalonnes-sur-Loire (Maine-et-Loire) et en février 1845 aux mines de Douchy  (Nord).

Description de l’appareil à air comprimé 
 
1 : Cylindre en tôle (puits)
2 : Tuyau pour l’introduction de l’air comprimé dans le puits 
3 : Tuyau pour le dégagement de l’eau ou de l’air par suite de la compression
4 : Porte inférieure (soupape trou-d’homme) du sas pour l’introduction des ouvriers et l’extraction des déblais
5 :  Porte (soupape trou-d’homme) de la partie supérieure du sas
6 : Soupape de sûreté du sas à air
7 : Robinet pour dégager l’eau de l’atelier de fonçage
8 : Robinets pour la manœuvre du sas
9 : Robinet pour suspendre le travail en cas de réparations
10 : Poulie servant à l’enlèvement des déblais
11: Cable destiné à maintenir le sas
12 :Presse-étoupes du sas pour sa jonction étanche avec le puits
 
A: Compartiment à l’air libre
B: Sas à air mobile
C: Atelier de fonçage

Mise en œuvre de l’appareil à air comprimé Triger (dessins Ph Damon)

Etape n°1

Trois ouvriers sont nécessaires pour le fonctionnement de l’appareil à air comprimé. Un reste dans le compartiment (A) qui se trouve à l’air libre et les deux autres ouvriers pénètrent dans le sas à air mobile (B) par la porte (5). La porte (4) est fermée ainsi que les robinets (8). La machine à vapeur est activée pour mettre en mouvement la pompe destinée à produire de l’air comprimé.

L’ouverture simultanée des robinets (9) et (7) permet l’introduction de l’air comprimé par le tuyau (2) et l’évacuation de l’eau par le tuyau (3) de l’atelier de fonçage (C). La partie inférieure du tuyau d’évacuation (3) est pratiquement à raz de la partie inférieure du cylindre en tôle (1) pour que l’eau ou le sable aquifère ne puisse pénétrer à l’intérieur de l’atelier de fonçage (C).

Etape n°2

La porte (5) est fermée. Le robinet inférieur (8) est ouvert pour obtenir progressivement un équilibre des pressions entre le sas à air (B) et l’atelier de fonçage (C). L’envoi continu d’air comprimé dans l’atelier de fonçage empêche l’eau se trouvant à l’extérieur du cylindre en tôle (1) de pénétrer.

Etape n°3

Dès que l’équipression est obtenue entre le sas à air (B) et l’atelier de fonçage (C), la porte (4) s’ouvre automatiquement par son propre poids. Un des deux ouvriers descend dans l’atelier de fonçage (C) pour exécuter les travaux de déblaiement. Les seaux remplis de sable et de gravats sont évacués par la porte (4) au moyen d’une corde et d’une poulie (10).

Etape n°4

Pour évacuer le seau à l’extérieur, c’est à dire à l’air libre (A), l’ouvrier situé dans le sas à air (B) doit dans un premier temps s’isoler de l’atelier de fonçage sous pression (C) en fermant la porte (4) et dans un second temps ouvrir le robinet supérieur (8) pour être de nouveau à la pression atmosphérique.

Etape n°5

Lorsque l’équilibre des pressions est obtenu entre le sas à air (B)et le compartiment (A), la porte (5) s’ouvre automatiquement. L’ouvrier situé à l’air libre récupère le seau et évacue son contenu. Dans l’atelier de fonçage (C), l’ouvrier est toujours sous pression. Pour continuer le travail, l’ouvrier reprend le cycle à l’étape n°2 en ayant eu soin de fermer le robinet supérieur (8). 

Maquette d’un tube Triger en activité (©Philippe Damon)

La maladie des caissons

L’air que nous respirons se compose d’environ 20% d’oxygène (O2) et de 80% d’azote (N2) : l’azote sert de diluant, il n’est pas “consommé” comme l’oxygène.

Le poids de l’air qui entoure la terre exerce une pression de 1 bar au niveau de la mer : c’est la pression atmosphérique.

Tous les êtres vivants non aquatiques ont été conçus pour vivre à cette pression. 

Comprimer une personne bien au-delà de la pression atmosphérique n’est pas sans risque : en effet, la quantité d’azote qui pénètre dans son corps est proportionnelle à la pression qu’elle subit et lorsque cette personne sera soumise à la décompression (pour revenir à la pression atmosphérique), cet azote dissous en excès dans les tissus du corps devra être éliminé lentement par la respiration (paliers de décompression pour les plongeurs). Dans le cas contraire, l’azote restant risquera d’obstruer les vaisseaux sanguins, empêchera le sang de circuler dans les organes et provoquera ce que l’on nomme dans un premier temps la maladie des caissonspuis l’accident de décompression.

Paul Bert expliquera de manière scientifique le mécanisme de l’accident de décompression et publiera en 1878 un ouvrage de référence : La pression barométrique.              

Notes relevées dans le rapport sur le puits à air comprimé fait à la société industrielle d’Angers en 1845 et dans le manuel de l’ingénieur des Ponts et Chaussées de 1872.

Avant de soumettre des ouvriers à la compression, l’ingénieur Triger et M. de Las Cases ont expérimenté sur eux-mêmes les effets de l’air comprimé : ils ont constaté l’absence de tout danger et même de toute incommodité sérieuse et que les fonctions de la vie s’accomplissent aussi facilement dans un air comprimé sous une pression de trois atmosphères qu’à l’air libre.

Utilisation du système Triger dans les travaux sous-fluviaux, notamment pour la construction de ponts. A Paris, ce système a été utilisé pour les tunnels du Métro qui traversaient la Seine (image d’ouverture)

Observations diverses

– Douleurs au niveau des oreilles qui disparaissent en faisant un mouvement de déglutition comme pour avaler sa salive ou mieux encore en faisant une forte expiration après s’être préalablement bouché les narines.

– Perte de la faculté de siffler sous la pression de 2 atmosphères 3/4 à 3 atmosphères.

– Les ouvriers prétendent fatiguer beaucoup plus en travaillant dans l’air comprimé qu’à l’air libre. Nous croyons que cela tient à l’humidité très grande de l’atmosphère du puits …/… C’est cette humidité qui expliquerait aussi peut-être les douleurs assez vives dans les articulations qu’ont éprouvées quelques ouvriers, peu d’heures après la sortie du puits. Il paraît du reste que c’est encore l’ivresse qui prédisposerait à ces accidents.

” Toujours pressés de sortir après leur travail terminé, ils (les ouvriers) abusent généralement du robinet mis à leur disposition pour rentrer à l’air libre, et ne mettent que quelques secondes pour se désécluer, c’est à dire pour rétablir l’équilibre de pression entre l’air de l’intérieur du sas et l’air extérieur. …/… Le déséclusement rend l’air froid, glacial même, et nébuleux par la condensation de l’eau. C’est ce qui explique l’empressement avec lequel les ouvriers font jouer le robinet pour sortir du sas “.

Recommandations 

” L’humidité de l’atmosphère du puits est extrême …/… C’est là très probablement la cause de la plus grande gêne qu’éprouvent les ouvriers. La transpiration se fait très mal dans l’air humide. Aussi ne pouvons-nous qu’applaudir au traitement hygiénique que M. Triger fait suivre à ses ouvriers au sortir du puits. Il les fait se tenir longtemps près d’un bon poêle et leur donne un verre de vin “.

” Si l’entrée et le séjour dans les tubes sont le plus souvent sans danger, il ne paraît pas en être de la sortie …/… M. Triger affirme que les accidents disparaissent complètement lorsque que le déséclusement dure sept minutes. …/… Il nous semble que ce temps doit varier avec la constitution de l’ouvrier “.

” Se munir de vêtements de laine que l’on quitte pour prendre ceux de travail. Et se changer en remontant …/… Une fois hors des tubes, se renfermer dans une salle bien chaude “.

Gravure d’époque en éclaté montrant le fonctionnement des tubes Triger

Observations extraites du livre : Annales d’Hygiène Publique  publiées en 1854

Les phénomènes pathologiques décrits par les docteurs Pol et Watelle ont été constatés lors du creusement du puits de Douchy dans le Nord entre 1845 et 1847. Le 20 décembre 1846, une explosion accidentelle du sas à air provoqua la mort de 6 ouvriers. 

Observation 1. BERTINCHAMP Xavier, 41 ans, lymphatique comme son frère Juvénal, n’a pas fléchi un seul instant. Il a aussi beaucoup maigri. La pression de 4,5 à laquelle il fut soumis durant une quinzaine de jours amena de légers dérangements dans la fonction respiratoire, plus des douleurs musculaires que des frictions à l’eau fraîche combattaient victorieusement.

Observation 2. BOTTE Casimir, 41 ans, est arrivé sans encombre jusqu’à 4,25. Le 2 septembre 1847, sa journée finie, et après s’être couché bien portant en apparence, il fut pris, à onze heures, de douleurs musculaires accompagnées de contractions qui simulaient des accès titaniques. Peau glacée, pouls lent et petit, urines abondantes et limpides. La respiration est extrêmement anxieuse. Le stéthoscope et le plessimètre donnent les mêmes renseignements que pour LEDENT. Plongé dans un bain à 32 degrés centigrades, il ne peut l’endurer, tant ses douleurs et son oppression s’y exaspèrent. Frictions vigoureuses à l’eau-de-vie camphrée, infusion chaude de feuilles d’oranger : amélioration. Quelques heures écoulées, le malade, dont l’état ne laisse pas d’être encore fort pénible, est enveloppé de couvertures de laine, une sueur copieuse avec mouvement fébrile s’établit, qui amène une détente et bientôt un calme parfait. Le matin, M. Pol le trouve dispos. Ce même jour, il reprend son travail et le continue sans plus désemparer.

Observation 3.MERAUT Constant, maître porion, a pris le travail dès l’origine. Il l’a continué, sauf quelques interruptions, jusqu’au 7 septembre 1847, où il succomba subitement. Cet homme, d’une excellente complexion, se portait à merveille quand le creusement commença. Ses poumons et son cœur notamment étaient dans l’état le plus sain. Lors de l’explosion, il souffrait depuis quelques temps de vives douleurs dans la poitrine et les membres, il toussait et respirait moins librement. …/… A la reprise, la pression débuta par 3,6 environ. Il travaillait depuis douze jours quand les mêmes accidents lui revinrent plus vigoureusement en s’accompagnant d’irritation gastrique. Dix jours de traitement lui permettent de redescendre à l’Avaleresse. La pression était arrivée à 4, mais il lui fallut cette fois quitter la partie le sixième jour, des douleurs musculaires très aiguës, suivies de courbature générale, et des troubles respiratoires d’une gravité croissante, survenant après chaque poste l’y contraignirent. …/… MERAUT, entraîné par un zèle irréfléchi, descend sans autorisation. Il se livre avec ardeur à un labeur pénible, sans souffrir, sans le paraître du moins, et en tout cas sans se plaindre. La journée terminée, il remonte avec ses compagnons, se lave comme eux, tombe aussitôt privé de sentiment et meurt en un quart d’heure.

Le travail en atmosphère comprimée a été utilisé lors de la construction de la Tour Eiffel, notamment pour les deux pieds du côté de la Seine, qui recevaient beaucoup d’infiltrations d’eau du fleuve.

Observation 4.DELFORGE Alexandre, 31 ans, a résisté jusqu’au bout. Il ressentait après chaque poste des douleurs musculaires d’une médiocre intensité, mais qui persistaient jusqu’au poste suivant. La recompression les enlevait immédiatement. Cette circonstance mérite qu’on la relève. …/… Chez Delforge, la marche des choses a été différente. Ses douleurs n’étaient point assez vives pour le condamner au repos, et cependant elles duraient d’un poste au suivant. Or, la recompression y mettaient fin sur-le-champ. Cela corrobore notre proposition, que la compression porte en soi son correctif, et quoique seul encore, ce fait autoriseraità essayer de la recompression comme agent curatif chez les ouvriers malades à la sortie du sas.Il est probable que ses bons effets  seraient prompts. Bien entendu qu’on devrait ensuite décomprimer avec précaution.

Observation 5.DELAPORTE Constant, 43 ans, BIA Pierre-Joseph, 39 ans. Tous deux avaient travaillé une journée à 2 atmosphères, lors de la pose de la première trousse à picoter, ils furent de nouveau commandés au commencement de septembre 1847 : la pression était de 4,2.

Bia, qui, la première fois, n’avait accusé aucune souffrance, supporta moins bien cette deuxième épreuve : de très vives douleurs musculaires le tourmentèrent pendant six jours, et pendant quatre il eut de la fièvre.

Quant à Delaporte, sa vie courut des dangers. A sa sortie du puits, il perdit connaissance; la face, les yeux étaient fortement injectés, les artères carotides et temporales battaient avec force, la respiration était gênée, pouls plein, 130 pulsations; résolution des membres. Jamais coup de sang ne fut mieux caractérisé. Saignée copieuse et rouge, sinapismes (médicament révulsif à base de farine de moutarde), réfrigérants. Après quatre heures la connaissance revint. Un décigramme d’ématique en lavage. Dans la nuit, crampes et douleurs musculaires d’une violence épouvantable. Les frictions avec le baume tranquille, l’eau-de-vie camphrée, sont sans succès. L’éthérisation (action de suspendre la sensibilité et la conscience en faisant respirer de l’éther) est tentée à deux reprises, mais sans autre résultat qu’une suspension de courte durée. On a recours alors à l’emmaillotement hydrothérapique, et ce moyen se montre plus efficace; le malade s’endort après avoir transpiré. Pendant les trois jours qui suivirent cette nuit si pénible, le pouls restant accéléré et dur, en même temps qu’existaient des éblouissements et une surdité complète, deux saignées ont encore été pratiquées, et des sangsues appliquées à la base du crâne. Le sang avait repris l’aspect veineux. L’état de Delaporte s’est lentement amélioré, mais cet homme n’a pas recouvré sa santé primitive. Il continue d’être sourd malgré l’emploi d’un assez grand nombre de vésicatoires pansés avec la strychnine, et sa vue est beaucoup moins bonne qu’autrefois.

Il faut noter qu’il avait aussi été décomprimé trop rapidement. Le chef de chaque poste, chargé de la manœuvre du robinet équilibrant, n’en appréciait pas toujours suffisamment l’importance.

Les piles du pont de Brooklyn à New York, ont été construites par le procédé Triger

Conclusions émises par les docteurs Pol et Watelle à la suite de leurs observations

1°) La condensation de l’air jusqu’à 4,25 n’est pas à craindre par elle-même; elle se supporte parfaitement et infiniment mieux qu’une raréfaction proportionnelle beaucoup moins considérable. C’est le retour à la pression naturelle qu’il faut redouter, il détermine souvent des troubles graves et peut occasionner subitement la mort.

2°) Le danger des accidents observés dans ce cas est en rapport avec la pression à laquelle on a été soumis d’emblée.

3°) Les altérations pathologiques, constatées jusqu’ici, sont des congestions (accumulation morbide du sang dans les vaisseaux d’un organe) viscérales, au premier rang desquelles se trouvent les congestions pulmonaire et cérébrale.

4°) On est d’autant plus exposé à ces congestions, qu’on est plus avancé en âge, du moins dans les limites de 18 à 55 ans.

5°) Ce n’est pas dans la période de 30 à 40 ans, où l’homme possède son maximum de force, qu’on résiste avec le plus d’avantage à la décompression; c’est de 18 à 26 ans, et d’autant mieux dans cette période qu’on est plus près de son début.

6°) Il y a donc une capacité congestionnelle variable avec l’âge; et c’est chez l’adolescent qu’elle est le plus développée.

7°) L’expérience a démontré que les effets fâcheux de la décompression sont en raison directe de sa rapidité; elle a également démontré que la moyenne adoptée à Lourches était trop élevée pour la généralité des ouvriers. Afin de rendre une réforme suffisante à cet égard compatible avec les besoins du service nous demanderons s’il ne serait pas possible d’avoir deux sas, dont l’un s’emploierait uniquement pour décomprimer. La compression n’ayant pas besoin d’être aussi lente, se ferait dans l’autre.

8°) Les minimes inconvénients du séjour dans les puits comprimés (toux, phénomènes gastriques), sont dus à l’influence de la fumée des lampes; il faudrait chercher un remède à cet état de choses.

9°) Le traitement des affections causées par la décompression trop rapide n’a rien qui sorte des règles ordinaires : au début, s’efforcer d’amener la réaction; plus tard, la combattre si elle dépasse les limites physiologiques.

10°) Un fait autorise à espérer qu’un moyen de soulagement plus certain et plus prompt serait de recomprimer immédiatement.

11°) C’est par l’application momentanée du froid qu’on a le mieux réussi à Lourches à rétablir les fonctions de la peau.

12°) Nous regardons le séjour dans un air variablement comprimé comme pouvant être utile aux individus anémiques, chlorothiques, et, en général, aux personnes dont la respiration s’effectue péniblement.

Expérience de recompression d’un homme atteint de maladie de décompression. Il était placé dans un scaphandre pied-lourd renforcé d’un filet de cordage pour éviter toute rupture de la toile, puis on injectait de l’air sous pression dans le scaphandre. C’était en quelque sorte le prototype des caissons hyperbares monoplaces…

Dicton des ouvriers tubistes : On ne paye qu’en sortant

Les inventeurs et les médecins Pol et Watel prennent conscience qu’ils sont enprésence d’un phénomène physiologique nouveau.

La recherche d’explications sur ce nouveau mal qui frappe les ouvriers devient une prioritésur les plans humains et industriels. On peut constater la bonne foi des inventeurs, Jacques Triger et De Las Case qui n’ont pas hésité à tester l’appareil en se faisant comprimer à une forte pression. (Cette expérience devait être de courte durée car elle ne provoquera pas d’accident grave)

Les observations faites sur les victimes vont permettre d’élaborer une procédure pour éviter le mal des caissons (temps de décompression de 7 minutes et recompression de l’accidenté  en cas de troubles)

Les accidents liés à l’emploi du système à air comprimé de Triger ne sont que le début de “l’Histoire des accidents de décompression”. D’autres travaux seront exécutés par la suite avec ce procédé pour la fabrication des piles de ponts et d’autres observations suivront. 

Paul Bert utilisera toutes les observations faites par les ingénieurs et les médecins pour expliquer scientifiquement le phénomène engendrant l’accident de décompression.

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