Les bases de l'endurance

La respiration représente les cycles d’inspiration et d’expiration d’aire dans les poumons. Ceci peut se résumer par la notion d’échanges respiratoires ou échanges gazeux. De manière un peu plus précise on verra souvent des mesures comme VE (débit ventilatoire total), VO2 (débit de dioxygène) ou VCO2 (débit de dioxyde de carbone) (qui doivent être écrit avec un point au dessus du V, ça représente la dérivée du volume (V) par rapport au temps, ce qui correspond à un débit), notamment lors d'explications un peu plus théoriques. Plutôt que de se limiter à comparer des valeurs de débit absolues, on normalisera ceux-ci par le poids des individus afin de comparer ce qui est comparable (unité utilisée : ml.mn^-1.kg^-1).

“Je suis complètement essoufflé après ma série de deadlift mais mon coeur n’est pourtant pas très haut”.

“Je cours des marathons mais les escaliers du métro m’essoufflent”.

“L’été je m’essouffle plus vite qu’en hiver”.

On a plus ou moins tous constater ce genre de situations ; voyons ça en détails.

VO2MAX, QUESACO ?

Le VO2max (débit maximal aérobie, le point au dessus du V est toujours de mise) correspond au débit d’oxygène maximal que l’organisme est capable d’inhaler, transporter et utiliser (la bible de la préparation physique). Le VO2 est le produit de la fréquence cardiaque (FC) et du volume d'éjection systolique (VES) (volume expulsé par le coeur à chaque battement).

On retrouve la relation ci-dessus (le delta artério veineux étant définit par l’équation de Fick (préparation physique, optimisation des performances sportives), non abordé ici) où on constate une relation direct entre le VO2max et la FCmax, ils sont concomitant et donc atteint pour un même effort. Le VO2 à une cinétique relativement lente, il nous est impossible d'atteindre VO2max immédiatement, c'est notamment pour cette raison qu'on peut se retrouver essouflé après un effort violent alors qu'on ne le sera pas (ou du moins beaucoup moins) après un échauffement adapté.

PMA ou VMA ? c'est quoi ce bordel ?

La PMA (Puissance Maximale Aérobie) désigne la puissance mécanique (créée par l’action musculaire) réalisable à VO2max, elle s’exprime en watt (W). La VMA (Vitesse Maximale Aérobie) est une PMA retranscrite sous la forme d’une vitesse par praticité pour certaines disciplines (pour la course à pied par exemple il y a une forte corrélation entre puissance et vitesse, ce qui n’est pas le cas en cyclisme), elle s’exprime usuellement en km/h (on parlera parfois d'allure, exprimée en minutes/km). ATTENTION, la PMA n’est pas la puissance maximale absolue (idem pour la VMA), il s’agit bien de la puissance maximale que peut soutenir le système aérobie (on verra plus bas ce qui concerne la vitesse maximale absolue).

Ok mais comment on mesure tout ça et à quoi ça sert ?

TOUJOURS PLUS VITE

La PMA ou VMA s'entraînent de la même manière, bien qu’on puisse voir un grand nombre de méthodes, les principes sont toujours les mêmes. Pour améliorer sa VMA l’objectif sera de passer le plus de temps possible à VO2max (et par conséquent à FCmax). Il est assez évident qu’on peut difficilement courir très longtemps à cette vitesse, on va donc multiplier les temps de course pour y arriver, c’est le principe de l'entraînement fractionné, avec ici des temps de récupération égaux ou inférieurs au temps d'effort. Le fractionné (ou interval training) n’est pas récent (1) et comporte un certain nombre de paramètres : intensité (% de VMA, qui sera proche des 100%), durées, type de récupération (active ou passive), nombre de répétitions, ... De nombreuses méthodes sont disponibles dans la littérature (2;3;4;5), le choix de l’une où l’autre (ou même plusieurs) va dépendre de la personne, de l’objectif ainsi que des préférences (eh oui ! ici aussi l'adhésion ça compte).

SEUIL 1, PREMIÈRE VICTOIRE

Le premier correspond à la première cassure qui matérialise l’entrée dans la zone aérobie (adaptation ventilatoire). Elle est due à une augmentation de la lactatémie (2mmol/L). Cette augmentation est accompagnée d’une augmentation d’ion H+ (facteur d’acidité) qui nécessite l’intervention d'autres ions (bicarbonate HCO3-) pour les tamponner (éliminer), ce qui induit plus de CO2 (et d’eau) que la respiration doit éliminer. C’est pour cette raison qu’en dessous de ce seuil on peut discuter aisément mais que au dessus cela devient plus difficile. Il s’avère que les phénomène (lactique et ventilatoire) ne sont pas tout à fait concomitants (8). Les concentrations de lactate sanguin ont été définis arbitrairement, il est donc plutôt recommandé de se fier au mesures de ventilation.

SEUIL 2, ON NE L'ARRÊTE PLUS !

Le deuxième seuil se matérialise également par un changement de pente des courbes de lactatémie et de ratios ventilatoires (7) (cf graphique ci dessus). A partir d’un certain niveau de puissance (ou vitesse), le tamponnage des ions H+ par le bicarbonate ne suffit plus et ces ions (ainsi que d’autres produits de la contraction musculaire) s’accumulent, il en résulte une seconde augmentation de la ventilation.

Avec la multitude de méthodes permettant de le déterminer ce seuil correspond plutôt à une zone (9). On va donc pouvoir définir les limite de cette zone via ce qu’on appelle vulgairement seuil haut et seuil bas (coefficient de 0,95 ou 1,05 selon si on parle d’allure ou de vitesse (ou puissance)). Les adaptations obtenues à ces deux limites sont légèrement différentes mais la finalité reste la même : repousser l’accumulation des lactate (on peut lire également qu’on cherche à décaler la courbe vers la droite).

TOUJOURS PLUS LONGTEMPS

A l'entraînement le seuil 1 n’est pas vraiment utilisé pour la planification (permet essentiellement de définir plus précisément l’endurance fondamentale). Le seuil 2 lui est bien plus utilisé, mais avant tout il faut le déterminer. Il est possible de le tester en laboratoire, mais c’est un peu contraignant (et onéreux). Des tests de terrains existent pour l’estimer (le plus connu est celui du seuil fonctionnel de Coggan).

Comme pour la PMA/VMA on va chercher à passer le plus de temps possible à la valeur de seuil (haut ou bas) souhaité, on le fera donc par fractions (IT). La durée des fractions, le temps de récupération, …dépenderont du seuil visé ainsi que de l’individu et de ses objectifs (10), là aussi un grand nombre de méthodes existent, le choix se fera en fonction du contexte ; un seuil haut sera certainement plus profitable pour la préparation d'un 10km alors que le seuil bas le sera pour un marathon, bien que cela dépende également du reste de l'entrainement mais aussi de la préférence personnelle.

vers la VMA et au-delà

Jusque là nous avons parlé des vitesses inférieures ou égales à la VMA, peut-on aller plus vite ?

La réponse est oui ! Notre vitesse maximale absolue est plus élevée que notre VMA, notamment via le métabolisme anaérobie.

Pour quantifier et travailler au delà de la VMA on peut utiliser la notion de “réserve de vitesse anaérobie” (1) correspondant à la différence entre la VMA et la vitesse maximale absolue. Car elle sera bien différente selon le profil de l’athlète (marathonien vs sprinteur). Cela permet ensuite d’individualiser les intensités contrairement à un simple pourcentage (supérieur à 100%) de la VMA.

Pourquoi ne pas simplement utiliser des pourcentage supérieur à 100% de la VMA ?

Selon le profil de l'athlète, 120% de la VMA pourra être très porche de la vitesse maximale absolue (cas d'un marathonien par exemple) alors que ça sera beaucoup plus éloigné pour un athlète ayant l'habitude de la vitesse (notamment en sport collectifs : football, rugby, ...).

facteur, un sacré métier

Un certain nombre de choses peut interférer sur la correspondance entre la puissance, le VO2 et/ou la fréquence cardiaque.

La fatigue accumulée fera systématiquement augmenter la fréquence cardiaque pour une même puissance, c'est pour cela qu'on voit souvent une dérive cardiaque lorsqu'un athlète cherche à maintenir son allure tout au long de sa course. Cette dérive se matérialise par une légère augmentation continue de la fréquence cardiaque au fur et à mesure que l'effort dure dans le temps.

La chaleur (très souvent liée à la pression atmosphérique) induira elle aussi une augmentation de la fréquence cardiaque pour un effort donné. Plus il fera chaud et plus il sera difficile de réaliser un effort de même intensité (hors des températures extrêmes qui influeront sur d'autres phénomènes physiologiques).

Ce qu'il faut comprendre c'est que la correspondance du VO2 et de la FC n'est vraie que dans des conditions définies. Evidemment une variation d'un degré Celcius n'invalidera pas vos tests. Cependant il sera parfois nécessaire d'adapter les puissances/allures d'entrainement pour obtenir l'effort (et donc l'adaptation) souhaitée.

et mon deadlift ?

L'exercice en résistance entraîne des changements aigus dans tous les composants du système cardiovasculaire. L'ampleur des changements cardiovasculaires au cours de l'exercice dépend de l'intensité (charge), de la durée de la séance et des caractéristiques individuelles de l'athlète (age, santé et condition physique). Pendant l'exercice, il y a un faible augmentation du débit cardiaque en raison d'augmentations modestes de la fréquence cardiaque, l'effort étant trop bref pour laissé la cinétique de système cardiovasculaire s'établir, et relativement peu de changement (ou de légères diminutions) du VES. Les réponses de la tension artérielle à la musculation sont nettement plus élevées que celles normalement observées pendant un exercice aérobie, en grande partie parce que la résistance vasculaire ne diminue pas pendant l'exercice de résistance comme elle le fait pendant l'exercice aérobie (toujours pour des raisons de cinétique). Les changements de pression artérielle sont fonction de la phase du mouvement (voir graphique ci dessous), on constate une augmentation brutale lors des phases dynamiques (excentrique et concentrique) et un relâchement lors des phases statique (haute comme basse).

La manœuvre de Valsalva augmente également la pression artérielle et réduit le retour veineux pendant les lift. Suivant un stress (comme l'est un entrainement à haute intensité), le système nerveux sympathique est fortement sollicité et engendre un retrait vagal qui peut être responsable de syncopes. cela correspond à une redistribution rapide du sang après que la contraction musculaire l'ait réduit par occlusion vasculaire (du KAATSU sans KAATSU).

La contraction amène une augmentation du volume et de la pression intra-musculaire (la congestion). Ce volume supplémentaire est essentiellement composé de liquide extracellulaire, très porche du plasma. Ce qui explique une réduction du volume plasmatique lors d'entrainement en résistance.

Bibliographie

• REISS D, PREVOT P. La bible de la préparation physique. amphora, 2016

• LE GALLAIS D, MILLET G. La préparation physique, optimisation et limite de la performance sportive. masson, 2007

• SMITH D, FERNHALL B. Advanced cardiovascular exercice physiology. human kinetics, 2011

• Hawley, J. A., & Noakes, T. D. (1992). Peak power output predicts maximal oxygen uptake and performance time in trained cyclists. European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology, 65(1), 79–83. doi:10.1007/bf01466278

• Åstrand, I., Åstrand, P.-O., Christensen, E. H., & Hedman, R. (1960). Circulatory and Respiratory Adaptation to Severe Muscular Work. Acta Physiologica Scandinavica, 50(3-4), 254–258. doi:10.1111/j.1748-1716.1960.tb00179.x

• Billat, L. V. (2001). Interval Training for Performance: A Scientific and Empirical Practice. Sports Medicine, 31(1), 13–31. doi:10.2165/00007256-200131010-00002

• Billat, L. V. (2001). Interval Training for Performance: A Scientific and Empirical Practice. Sports Medicine, 31(2), 75–90. doi:10.2165/00007256-200131020-00001

• Robinson DM, Robinson SM, Hume PA, Hopkins WG. Training intensity of elite male distance runners. Med Sci Sports Exerc. 1991 Sep;23(9):1078-82. PMID: 1943629.

• Tabata I, Irisawa K, Kouzaki M, Nishimura K, Ogita F, Miyachi M. Metabolic profile of high intensity intermittent exercises. Med Sci Sports Exerc. 1997 Mar;29(3):390-5. doi: 10.1097/00005768-199703000-00015. PMID: 9139179.

• WASSERMAN K, MCILROY MB. DETECTING THE THRESHOLD OF ANAEROBIC METABOLISM IN CARDIAC PATIENTS DURING EXERCISE. Am J Cardiol. 1964 Dec;14:844-52. doi: 10.1016/0002-9149(64)90012-8. PMID: 14232808.

• Ahmaidi, S., Hardy, J.M., Varray, A. et al. Respiratory gas exchange indices used to detect the blood lactate accumulation threshold during an incremental exercise test in young athletes. Europ. J. Appl. Physiol. 66, 31–36 (1993). https://doi.org/10.1007/BF00863396

• Millet, Gregoire. (2020). L'endurance Coordonné par Grégoire Millet.

• Pawlak T. IRONUMAN : Mes tests pour l'Ironman 70.3 de Turquie - From Iron To Gold #1

• Pawlak T. IRONUMAN : Qu'est ce que le Seuil ? Comment je le planifie ? - For the Iron Throne #2

• Test de COGGAN

• Blondel N, Berthoin S, Billat V, Lensel G. Relationship between run times to exhaustion at 90, 100, 120, and 140% of vVO2max and velocity expressed relatively to critical velocity and maximal velocity. Int J Sports Med. 2001 Jan;22(1):27-33. doi: 10.1055/s-2001-11357. PMID: 11258638.