I – Introduction

1Les pilotes de vols long-courriers se trouvent de plus en plus confrontés à la monotonie et aux horaires de travail irréguliers susceptibles d’entraîner des baisses de vigilance préjudiciables à la performance. Cette situation résulte pour une part de l’automatisation croissante des postes de pilotage et d’autre part de l’augmentation de la durée des vols en raison de la plus grande autonomie des avions modernes, comme le Boeing 747-400 et l’Airbus A340. Les troubles des rythmes biologiques et du rythme veille-sommeil ont fait l’objet de nombreux travaux (Wegmann et Klein, 1985). Cependant les recherches portant sur le niveau d’éveil des pilotes au cours des vols sont plus rares. L’une de ces recherches (Gabon et al., 1991 ; Gabon, 1992 ; Gabon et al, 1993) a permis de mettre en évidence, à partir d’enregistrements en ambulatoire de l’électro-encéphalogramme (EEG) et de l’électro-oculogramme (EOG) des survenues d’hypovigilances en vol. Ces phénomènes ont été mis en relation avec l’activité des pilotes et les privations de sommeil sur des vols commerciaux longs et très long-courriers. Ces évaluations ont été également conduites lors de la campagne de certification de l’Airbus A340 (Coblentz et al, 1993) au cours des vols en équipage minimal et des vols d’endurance. Les résultats indiquent que ces hypovigilances :

• sont observées plus fréquemment lors de vols en équipage à deux (jusqu’à 15 % d’hypovigilance sur la durée du vol) que lors de vols en équipage renforcé,
• surviennent fréquemment lors des périodes de repas et lors d’activités de surveillance ou de lecture de documentations,
• peuvent être détectées simultanément pour les deux pilotes, même en équipage à deux.

2Ces différents résultats ont été à l’origine de recommandations pragmatiques visant à améliorer la gestion du sommeil et à réduire la fréquence et la durée des baisses de vigilance. Ces recommandations reposent essentiellement sur :

• une gestion appropriée des repos avant la rotation et à l’escale, de manière à compenser les privations de sommeil,
• une optimisation des repos au cours des vols, notamment pour les très longs vols effectués en équipage renforcé,
• des alternances dans les prises de repas pour prévenir les baisses de vigilance simultanées,
• des alternances de phases de veille passive-veille active entre les deux pilotes au cours des phases de croisière ne nécessitant pas une activité synchronisée des deux pilotes. Lors des phases de veille active, le pilote prend en charge une gestion active du vol (navigation, communications, surveillance des systèmes...) alors que les phases de veille passive sont consacrées à des activités non directement liées à la gestion du vol (repas, lecture de journaux, éventuellement sieste). La particularité de ces alternances est qu’elles sont rapides, de 20 à 40 minutes et que chaque changement de phase est déclarée explicitement par les deux pilotes.

3L’objectif de la présente recherche a été de valider l’efficacité de ces recommandations sur une série de vols commerciaux long-courriers.

II – Méthode

1. Données recueillies

4Les paramètres physiologiques recueillis au cours des vols sont l’EEG, l’EOG et l’électrocardiogramme (ECG). Ce dernier paramètre est essentiellement exploité pour le calcul du modèle de charge de travail développé par AIRBUS Industrie (Blomberg, 1989). Ces paramètres sont enregistrés en continu sur un Medilog 4X24 (Oxford Instruments). Ils sont ensuite numérisés et traités par analyse spectrale. La détection des baisses de vigilance est réalisée à partir d’une méthode semi-automatique développée au Laboratoire (Coblentz et coll., 1992). Le critère utilisé repose sur une augmentation d’un écart-type de la puissance dans la bande de fréquence alpha de l’EEG (8-12 Hz) par rapport à la moyenne de cette puissance calculée sur l’ensemble de l’enregistrement, après retrait des artefacts par analyse visuelle des tracés. Cette méthode permet de distinguer des hypovigilances de courte durée (< 1 mn) et de plus longue durée (> 1mn). Un dénombrement des « microsommeils » (épisodes de sommeil de très courte durée, de 2 à 8 secondes) est également effectué par analyse visuelle des tracés pour la période finale du vol (90 minutes avant l’atterrissage). Une auto-évaluation de la fatigue et de l’humeur réalisée trois fois au cours de la croisière ainsi que deux évaluations des aptitudes cognitives (test de double tâche de la STRES Battery AGARD) viennent compléter ces enregistrements.

5Afin d’évaluer la durée et la qualité du sommeil, un enregistrement d’activité motrice a été effectué sur un actomètre de 57 g, porté au poignet (Mini-Motion Logger, AMI). Cet enregistrement continu débute 24 heures avant le début de la rotation et se poursuit jusqu’à 24 heures après la fin de la rotation. La détermination des périodes de sommeil repose sur une réduction importante de l’activité motrice détectée grâce à un algorithme développé par Cole et coll. (1992). Cette détection est complétée par l’utilisation d’un agenda de sommeil rempli par les pilotes avant et après chaque période de sommeil. Par ailleurs, chaque pilote participant à l’étude a rempli le questionnaire élaboré par Horne et Osteberg (1976) permettant de déterminer son « type circadien » (matin-soir).

2. Vols effectués

6Deux groupes de vols ont été étudiés : une première série de 35 rotations long-courriers a été effectuée sans recommandations. Cette série comprenait des vols extrêmement variés du point de vue des destinations (transméridiens, nord-sud) et du type d’appareil (B747-200, DC10, A310, A320). Ces vols ont permis d’établir un constat des baisses de vigilance et d’élaborer les recommandations. Celles-ci ont été testées sur une seconde série de 16 rotations au départ de Paris, comprenant :

• 13 rotations sur B767 en équipage à deux (New York, Boston et Toronto) et en équipage renforcé (Chicago et San Francisco),
• 3 rotations sur B747-400 (Singapour).

7A partir de la première série de 35 rotations, 7 ont été sélectionnées (14 vols) pour constituer un groupe « contrôle », c’est-à-dire un groupe de vols sans recommandations. Ces vols sont des vols en équipage à deux sur A310. Il s’agit de vols Nord-Sud (Bruxelles-Libreville) ou de vols à destination de l’Amérique du Nord (New York et Boston).

III – Résultats

1. Détection des baisses de vigilance

8L’analyse des données et de l’observation en vol a permis de vérifier les périodes dans lesquelles surviennent les hypovigilances dans les deux types de rotations. Pour les vols réalisés sans recommandations, on a constaté que les hypovigilances surviennent aussi bien lors d’activités non reliées au vol (lecture de journaux, discussions intermittentes avec l’équipage...) que lors de l’exécution de tâches en relation avec la gestion du vol (manipulation du RMP, surveillance radar...)– Elles surviennent également très souvent lors de périodes au cours desquelles l’équipage ne présente pas d’activité particulière. On peut noter également une synchronisation importante des activités des équipages : les pilotes effectuent ensemble certaines tâches liées à la gestion du vol, puis diminuent ensemble leurs activités. Pour ce qui concerne les hypovigilances identifiées lors de tâches de pilotage, elles sont très rarement observées lors de tâches exécutées dans le contexte d’une procédure ou de tâches modifiant l’état de l’appareil (niveau de vol, cap...). Les tâches relèvent davantage de la prise d’informations (manipulation du FMS pour le suivi de la navigation) ou d’une surveillance de la situation (surveillance radar). Elles surviennent également lors de tâches administratives (Coblentz et al., 1991, Gabon et al, 1993).

9Pour ce qui concerne les vols réalisés avec recommandations, on constate une situation assez différente. La recommandation essentielle proposée aux pilotes lors de ces vols concerne l’alternance de phases d’activité (veille active et de veille passive) et de prise de repas. Lors des phases de veille passive, différents types d’activités ont été observés : lecture de journaux, boisson, repas, voire une sieste... Les phases de veille active, quant à elles, sont consacrées à des activités directement liées à la gestion du vol (manipulation du FMS, communication ATC...). Bien entendu, des hypovigilances peuvent survenir lors de phases de veille active. Cependant, leur nombre et leur durée demeurent généralement inférieurs à ceux observés lors des phases de veille active. L’alternance de ces phases contribue à éviter que les hypovigilances apparaissent lorsque les pilotes exécutent des tâches liées au vol. Cette alternance dans l’activité des pilotes leur offre en fait la possibilité d’une « gestion » de l’hypovigilance (Coblentz et al, 1993).

10Ces différences dans l’organisation des activités liées à l’application des recommandations se traduisent par des différences de pourcentages d’hypovigilance. La figure 1 présente les pourcentages moyens d’hypovigilance pour les vols avec et sans recommandations. On constate que ces pourcentages sont significativement plus faibles pour les vols avec recommandations (p<0,01). Il est également intéressant de noter la différence entre les vols aller et les vols retour pour ces deux catégories. Dans le cas des vols sans recommandations, les pourcentages s’avèrent plus élevés à l’aller qu’au retour, alors que l’on constate une tendance inverse pour les vols avec recommandations. Par ailleurs, ces recommandations ont permis de réduire significativement le nombre et la durée des hypovigilances simultanées (figure 2).

11En ce qui concerne la détection des microsommeils dans les phases finales du vol, un nombre relativement réduit a été constaté, bien inférieur à celui rapporté par Graeber (1990). Ce nombre est légèrement inférieur dans les vols avec recommandations comparé aux vols sans recommandations. Les évaluations subjectives de la fatigue et de l’humeur et des performances cognitives, réalisées uniquement lors des vols avec recommandations indiquent une absence de dégradation de ces critères.

2. Gestion du sommeil

12Rappelons que la durée et la qualité du sommeil ont été évaluées 24 heures avant la rotation, au cours des vols aller et retour, à l’escale et 24 heures après la fin de la rotation. Pour les vols réalisés sans recommandations on a constaté à l’escale un sommeil assez fragmenté, de nombreux éveils ainsi qu’une absence de sieste (Coblentz et al., 1991 ; Gabon et al., 1993).

13Un exemple de résultat obtenu pour une série de rotations en équipage à deux Paris-New York ou Toronto au cours desquelles les pilotes ont reçu des recommandations est présenté sur la figure n° 3. Sur ce graphique les habitudes de sommeil (sommeil d’ancrage), le sommeil effectif, les horaires des vols ainsi que les nuits physiques sont reportés. On constate dans la plupart des cas qu’à l’escale la plupart des pilotes tendent à se coucher relativement tôt, leur sommeil effectif étant pris en majorité dans la plage horaire de leur sommeil d’ancrage. Ceci indique une bonne application de la recommandation qui conseillait au pilote de ne pas tenter de se synchroniser aux horaires locaux de l’escale. Lors de la journée à l’escale, la plupart des pilotes se préparent au vol retour de nuit par une sieste plus ou moins longue prise au cours de l’après-midi. Lors des vols retour, une sieste dont la durée variait de 32 mn à 1h27 mn a été observée pour tous les pilotes Dans l’ensemble, les résultats obtenus indiquent pour les rotations réalisées avec recommandations :

• une gestion optimisée des repos précédant la rotation, notamment un coucher précoce la veille du vol aller,
• une bonne gestion du sommeil réalisée par les pilotes au cours des escales avec notamment des siestes leur permettant de se préparer aux vols retour de nuit,
• une privation de sommeil importante au cours des vols retour de nuit ; cette privation inévitable d’un cycle de sommeil se trouve néanmoins relativement bien compensée par des siestes au cours du vol, dont la durée peut atteindre 2h30 mn pour les vols en équipage renforcé,
• un effet-rebond de la privation de sommeil sur la durée du sommeil au domicile, 24 heures après la fin de la rotation.

IV – Conclusions

14Les résultats présentés concernent des vols commerciaux long-courriers au cours desquels les pilotes ont appliqué des recommandations visant à améliorer le maintien de la vigilance et la gestion du sommeil. Ils indiquent une efficacité des recommandations d’une part sur la réduction du pourcentage d’hypovigilance, du nombre et de la durée des hypovigilances simultanées et d’autre part sur la gestion du sommeil et des siestes à l’escale et en vol. L’efficacité de ces recommandations repose sur leur caractère pragmatique et non contraignant. Pour des situations réelles de vols commerciaux, elles sont bien acceptées et appliquées par les pilotes. On peut donc suggérer un recours généralisé à ce type de recommandations. Les prolongements de cette recherche

15concernent l’adaptation et la validation de ces recommandations à des vols très long-courriers. Cette phase se déroule actuellement sur des vols commerciaux de durées comprises entre 12 et 15 heures, réalisés sur Airbus A340.

Figure 1. Pourcentages moyens d’hypovigilance pour les vols avec et sans recommandations (** P<0,01 t Student non apparié)

Figure 2. Nombre moyen et durée moyenne d’hypovigilances simultanées entre le commandant de bord et le copilote pour les vols avec et sans recommandations (**p<0,01)

Figure 3. Cycles veille-sommeil pour des rotations en équipage à deux