A l'issue de ce séjour, les médecins de la CRR ont diagnostiqué des douleurs et limitation fonctionnelle chroniques de l'épaule gauche et des tendinopathies de la coiffe des rotateurs avec déchirure partielle du sus-épineux. Ils ont retenu une capacité de travail de 50 % dès le 22 octobre 2001, révisable à la hausse un mois plus tard. Lors d'un consilium psychiatrique, un trouble de l'adaptation avec anxiété et dépression a été diagnostiqué. Dans un rapport du 10 avril 2002, le Dr S., médecin traitant de l'assuré, a indiqué, comme date de reprise du travail à 100 %, le 1er janvier 2002.
Le 22 avril 2002, l'assuré a chuté sur un chantier et subi une entorse à la cheville gauche.