A. X., né en 1961, manœuvre pour le compte de la société G. SA, à [...], était assuré contre les accidents professionnels et non professionnels auprès de la Caisse nationale suisse d'assurance en cas d'accidents (ci-après : CNA). Le 15 mai 2001, alors qu'il travaillait sur un chantier, le prénommé a reçu un élément de fer sur l'épaule gauche. Une lésion de la coiffe des rotateurs a été documentée par résonance magnétique. La reprise du travail le 28 juillet 2001 a été un échec conduisant à une incapacité totale de travail dès le 2 août 2001.