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Généralités

 

1° Fréquence cardiaque et exercices intermittents

 

 

Des intervalles de 15 secondes courus à 100% de sa VMA, alternés avec 15 secondes courues à 40-50% de sa VMA, vont conduire la fréquence cardiaque à sa valeur maximale dès la 5^e répétition et ce jusqu'à la fin de la série. Dans une perspective d'amélioration du débit cardiaque maximal, on peut donc considérer que ce type d'entraînement intermittent est efficace, d'autant que l'accumulation d'acide lactique est évitée. Au contraire, si la séance d'interval-training a pour objectif d'augmenter la capacité lactique, la vitesse de course devra être supérieure à 110% de sa VMA et la durée de travail, de l'ordre de 45 secondes à 1 minute (où la glycolyse est le métabolisme le plus sollicité). La récupération est alors passive (marchée ou immobile), la fréquence car­diaque revenant à sa valeur proche de 90-100 bpm, le coeur ne consommant pas l'acide lactique accumulé pendant la répétition à haute vitesse. En effet, l'un des avantages de la récupération active est que le myo­carde reste en activité pour une fréquence de 120-130 bpm.

 

 

2° Fréquence cardiaque et exercice prolongé

 

Pendant un exercice de longue durée (1 heure et plus) donc réalisé à une intensité inférieure à celle du début d'accumulation lactique, le débit cardiaque est stable. Cependant, le volume d'éjection systolique diminue en raison de l'augmentation de la température interne du corps (40 °C à la fin d'un marathon couru à 25 °C est une température couramment rencontrée chez les coureurs). Cette augmentation de la tempéra­ture interne provoque une dérive du débit sanguin vers la peau avec en plus une baisse du volume plasmati­que due à la déshydratation.

 

Ce processus contribue à diminuer le retour veineux vers le coeur, ce qui va effectivement réduire le volume d'éjection systolique. Pour faire face à la demande métabolique qui ne diminue pas au cours d'une épreuve à vitesse constante, le débit cardiaque est maintenu constant grâce à l'augmentation de la fré­quence cardiaque. Ainsi une course sollicitant un débit cardiaque de 15 I/min pendant 1 h30 avec une fré­quence cardiaque de 130 bpm à la 30^e minute (avec un volume d'éjection systolique de 115 ml/bt) va se terminer avec un débit cardiaque toujours égal à 15 I/min, mais avec une fréquence cardiaque de 160 bpm et un volume d'éjection systolique égal à 93 ml/bt.

 

 

 

Un mara­thon se termine souvent à une fréquence cardiaque proche de la fréquence cardiaque maximale (FC max) alors que la vitesse n'est que de 75-80% de vVO₂max dans les deux derniers kilomètres, sauf pour les sportifs de très haut niveau qui arrivent à conserver leur vitesse de course tout au long de l'épreuve (mais il faut remar­quer qu'ils ne courent «que» 2h07 contre 3h00 et plus pour le coureur de loisir).

 

 

 

«L'American College of Sports Medicine» (ACSM), association américaine de chercheurs et de médecins spécialistes des activités physiques et sporti­ves, a établi le consensus scientifique et médical concernant la zone d'intensité idéale pour s'entraîner, dans une perspective d'amélioration de l'endurance et de la santé de la population. La zone de fréquence cardiaque cible est de 60 à 90% de la fréquence cardiaque maximale, calculée selon la méthode de Karvonen , et ce pendant 15 à 60 minutes par séance, 2 à 3 fois par semaine (ACSM, 1991). Cette charge d'entraînement serait optimale pour se maintenir en bonne santé sans objectif de compétition.

 

 

 

 

 

3°Temps limite  de la  vitesse maximale aérobie : VMA)

 

L'épreuve de temps limite (temps de maintien) à VMA pour la vérification de la vitesse maximale aéro­bie est obtenue lors d'épreuves progressives sur piste. Elle peut être réalisée sur tapis roulant, avec ou sans prélèvement des gaz expirés, cependant utiles pour le calcul du différentiel, entre les paliers, des économies de course afin d'évaluer la part du métabolisme anaé­robie à VMA et le temps réel de maintien à VO₂max . Elle est surtout préconisée pour un usage courant de la part des entraîneurs qui peuvent la faire passer sur piste afin de vérifier VMA. Ainsi pour une même VMA, ils peuvent enregistrer une éventuelle progression du temps limite à VMA. Ceci exprime donc la quantité totale de travail effectué à VMA, la distance maximale aérobie en mètres.

 

Le protocole de l'épreuve est décrit ci-après.

Environ une à deux semaines après avoir réalisé une épreuve progressive de détermination de VMA (Léger ou Brue) sur le terrain, le coureur effectue cette épreuve de temps limite à VMA. L'échauffement est de 15-20 minutes à 60% de VMA. Puis en 20 secondes, le coureur atteint sa VMA et la maintient le plus longtemps possible (temps limite à VMA) . La distance et le temps soutenus à cette intensité constituent la base de calcul des différents entraînements fractionnés (courts et longs) à diverses intensités exprimées en pourcentage de VMA.

À consommation d'oxygène égale, on peut encore distinguer deux types de sujets : ceux qui sont capables de maintenir leur effort à cette consommation maximale d'oxygène, le «temps limite à VO₂max », pendant longtemps (plus de 6 minutes) et ceux qui ne le peuvent pas.

 

En effet, si cette notion de consommation maximale d'oxygène est connue depuis près de 80 ans, son temps de soutien a été négligé et de fait peu exploré.

 

Certains auteurs l'estimaient à une vingtaine de minutes sans imaginer que le temps de maintien pou­vait être différent d'un sujet à l'autre et pouvait évoluer

avec l'entraînement, à l'image de la consommation maximale d'oxygène elle-même. Nombre d'auteurs sous-estimaient son caractère prédictif pour la perfor­mance ainsi que son utilité pour le calibrage du temps de course à vVO₂max lors des répétitions des séances d' i nterval-training.

C'est pourquoi des études ont montré, depuis les années 90, tout l'intérêt de la mesure du temps limite à la consommation maximale d'oxygène, avec comme objectif la validation d'un nouveau critère de l'endurance aérobie : le temps de maintien (temps limite) de la consommation maximale d'oxygène .

Ce critère va fournir :

-         un cadre de référence pour le choix de la durée d'entraînement à sa VMA,

-         un critère d'évaluation de l'aptitude aérobie et de la préparation du sportif, plus sensible et complémentaire de VO₂ max.

Les résultats essentiels sont présentés dans la partie suivante qui illustre l'intéraction indispensable entre le domaine scientifique (la physiologie) et le domaine technique (l'entraînement) pour résoudre à la fois des questions de physiologie fondamentale (les mécanismes de la fatigue à VO₂ max) et appliquée (les méthodes d'entraînement pour améliorer VO₂ max et son temps de soutien).

Les principales connaissances du temps limite à vVO₂max sont les suivantes :

 

1)Le temps de maintien à VO₂ max est reproduc­tible pour un même sportif d'une semaine à l'autre (Billat et al., 1994a).

 

2)On observe une grande variabilité interindivi­duelle du temps limite à VO₂ max, les durées allant de 4 à 11 minutes, largement réparties autour de la moyenne (6 minutes) qui permet de vérifier qu'une valeur de VO₂max mesurée par un test de terrain (Léger et Mercier, Brue) n'est pas surestimée .

 

Ces données pouvaient alors expliquer pourquoi deux sportifs répondent de façon différente à un entraînement fractionné composé de 5 répétitions de 3 minutes courues à la vitesse associée à VO₂ max alternées avec 3 minutes de course lente à 60% de vVO₂ max. En effet, pour celui qui avait un temps de soutien de sa vitesse associée à VO₂ max de 11 minutes, les 3 minutes de course à vVO₂ max représen­taient une charge d'entraînement relativement modeste; mais, pour celui qui avait un temps de soutien de sa vitesse associée à VO2 max de 4 minutes, les 3 minutes de course à vVO2 max constituaient une charge d'entraînement beaucoup plus importante (Billat et al., 1996c).

 

3)Le temps limite à VO₂ max peut être envisagé comme un paramètre supplémentaire de la charge d'entraînement du sportif afin de l'indi­vidualiser de façon la plus précise possible.

 

4) En effet, le temps limite à la vitesse aérobie est utilisé pour calibrer l'entraînement visant l'amélioration de la consommation maximale d'oxygène.

II a été montré qu'il était possible aux sportifs, en respectant une durée d'entraînement égale à la moitié du temps limite à vVO₂max , de répéter au maximum 5 fractions de durée égale à la moitié du temps limite à vVO₂max .

 

Les temps de récupération courus à 60% de vVO₂max sont égaux aux temps des fractions courues à 100% de vVO₂max  (Billat et al., 1996c).

Par exemple, pour le coureur qui a un temps limite à vVO₂max de 4 minutes, son entraî­nement fractionné sera composé de 5 répéti­tions de 2 minutes à vVO₂max ; par contre, pour celui qui un temps limite à vVO₂ max égal à 11 minutes, il pourra accomplir 5 répéti­tions de 5 min 30 s à vVO₂max .

Ce travail permet de solliciter le coeur et les muscles à la consommation maximale d'oxy­gène sur une plus longue durée que celle d'un exercice continu. On s'est donc intéressé à l'effet d'un tel entraînement sur VO₂max, vVO₂max et le temps limite à vVO₂max .

Ainsi prenons le_. cas de Radhouane qui a un temps limite à vO₂max de 6 minutes, il devra donc s'entraîner avec des répétitions de 3 minu­tes (50% de 6 min). II devra enchaîner 5 répéti­tions de 3 minutes à 23 km/h séparées par des récupérations de même durée (3 minutes) courues à 60% de vVO₂max, c'est-à-dire 60% de 23 km/h ou 14 km/h (soit environ 700 mètres). On a pu ainsi démontrer que quel que soit le temps limite continu (qu'il soit de 4 ou 11 minu­tes) les athlètes étaient capables d'accomplir 5 répétitions égales à la moitié du temps limite continu (Billat et al., 1996c).

 

En_. connaissant et respectant le temps limite à vO₂max du sportif, on peut lui assurer un nombre de répétitions suffisant pour solliciter une consommation maximale d'oxygène 2,5 fois (5 x 0,5 tlim à vVO₂max) plus longue que s'il s'était contenté d'accomplir une seule répé­tition continue.

 

II est ainsi possible de solliciter davantage la puissance maximale aérobie, son amélioration étant conditionnée par le temps de travail à la consommation maximale d'oxygène.

Les causes physiologiques d'une telle variabilité de la valeur du temps limite à vVO₂max dépendent de la capacité lactique du sportif.

 

Afin d'expliquer une telle différence à vVO₂max, nous avons montré qu'il existait une corrélation entre la capacité à soutenir un fort pourcentage de la consommation maximale d'oxygène et la participation du métabolisme anaérobie lactique.

Cette capacité est le second critère d'apprécia­tion de l'endurance aérobie, cette fois sous-maximale, à une vitesse inférieure à vVO₂max Ces qualités du métabolisme aérobie d'un spor­tif sont mesurées par le seuil anaérobie ou seuil lactique . Il s'agit du pourcentage de vVO₂max à partir duquel l'acide lactique com­mence à s'élever de façon franche au-dessus de la valeur de repos, cet accroissement étant le témoin d'un défaut de resynthèse d'ATP à partir du métabolisme aérobie pour satisfaire la puis­sance de l'exercice.

 

5) Les mécanismes de la fatigue à vV0₂max à des puissances ou vitesses liminaires (90-105% vVO₂max) relèvent de la fonction pulmonaire.

Bien que des controverses existent, le système pulmonaire n'est généralement pas considéré comme un facteur limitatif de la consommation maximale d'oxygène (VO₂max) et de l'aptitude à la soutenir longtemps (temps limite à V0₂max ). En effet, nous savons que, dans le cadre de la fonction cardiovasculaire, le débit cardiaque est le principal facteur limitatif de VO₂max (di Prampero, 1989).

 

 

 

4° L'interval-training

 

L'entraînement pour améliorer la consomma­tion maximale d'oxygène permet d'illustrer la méthodologie de l'individualisation de la charge (intensité-durée-répétition-forme intermittente ou con­tinue) par la prise en compte du temps limite continu à vVO₂max pour la calibration de l'intensité et de la durée de l'entraînement fractionné (interval-training).

Reindell et Roskamm (1959) furent les premiers scientifiques à décrire les principes de «l'interval­training», déjà popularisés dans les années 50 par le champion olympique Emile Zatopek (qui répétait

jusqu'à 100 fois 400 m en 80 secondes, soit environ 80% de sa vitesse à VO₂max ).

 

 L'interval-training (IT) consiste en une ou plusieurs séries d'exercices alternés avec des périodes de récupération dont l'intensité est légère ou modérée (Fox et al., 1993). Par cette alter­nance, il est possible d'augmenter la quantité de travail à une intensité élevée (Astrand et al. 1960; Christensen et al. 1960; Fox et al. 1969; 1974; Margaria et al., 1969).

Margaria et al. (1969) avaient même émis l'hypo­thèse selon laquelle il était possible de continuer indéfi­niment un exercice intermittent en alternant des répétitions de 10 secondes d'exercice à 130% de la puis­sance sollicitant VO₂max, entrecoupées de 30 secondes de repos. Pour les Allemands Reindell et Roskamm (1959), la période de récupération (« l'intervall ») qui suit chaque répétition courue à haute intensité est la plus déterminante dans les adaptations cardiovasculaires.

 

En revanche, pour «l'interval-training» de l'Amé­ricain Fox, c'est la période d'exercice intense qui est importante. Pour Fox, l'interval-training correspond en fait aux exercices intermittents, c'est-à-dire comportant une alternance de phases d'activité intense et de récupé­ration. C'est dans ce sens que nous utiliserons, dans la présente étude, la terminologie «interval-training». En outre, le terme d'entraînement « fractionné », se réfère à une séance d'entraînement dont la distance totale cor­respond environ à celle des compétitions mais fraction-née en plusieurs parties et dont la vitesse est généralement proche de celle visée en compétition.

 

Depuis Emil Zatopek (dans les années 50), les coureurs de demi-fond et de fond utilisent ce procédé pour augmenter le volume d'entraînement couru à des vitesses spécifiques de compétition (1500 m-10 000 m) compris entre 90 et 110% de leur vitesse sollicitant leur VO₂max, c'est-à-dire vVO₂max (Daniels et Scar‑dina, 1984; Lacour et al., 1991; Padilla et al., 1992; Billat et al., 1996a).

Le but de l'entraînement intermittent est d'augmenter la consommation maximale d'oxygène. Gorostiaga et al. (1991) ont montré qu'un entraînement intermittent utilisant des répétitions de 30 secondes de course à 100% de vVO₂max alternées avec 30 secondes de repos, améliorait le VO₂max de façon significative, ce qui n'était pas le cas d'un entraînement continu de 40 minutes à 70% de VO₂max .

 

L'interval-training (IT) peut, cependant, recou­vrir des formes très différentes. En effet, selon l'intensité et la durée des fractions à hautes et basses vitesses, la part respective des métabolismes aérobie et anaérobie dans la dépense énergétique sera modifiée (Christensen et al., 1960).

C'est pourquoi dans la conception et la planifi­cation d'un entraînement intermittent doivent être pris en compte la durée et l'intensité de l'intervalle de récupération et de travail, ainsi que le nombre de répé­titions et de séries (Fox and Mathews, 1974; Knuttgen et al., 1973). Saltin (1976) considère les paramètres supplémentaires de «périodicité», qui est le rapport entre le temps d'exercice intense et de récupération, et celui «d'amplitude», qui décrit la différence entre la puissance requise par l'exercice intense et celle de la récupération par rapport à la puissance moyenne de VIT.

 

Par exemple, pour une série de répétitions d'exercices à 100% de vVO₂max alternés avec des exercices à 60% de vVO₂max (de même durée), la puissance moyenne de l'entraînement est de 80% vVO₂max et l'amplitude de (100 - 60/80 = 50%).

 

Généralement, les entraîneurs calibrent l'inten­sité de la répétition de l'interval-training en se référant soit à la vitesse record du coureur sur la distance choi­sie pour celui-ci, soit par rapport à vVO₂max (Billat, 1991). Cependant, Astrand et al. (1960, page 448) ont mis en évidence que des durées d'entraînement inter­mittent inférieures à 1 minute ne représentaient qu'un travail sous-maximal au regard des réponses cardiores­piratoire et métabolique enregistrées. Ils préconisaient alors des répétitions de 2 à 3 minutes pour permettre d'atteindre le VO₂max . Dans le cas d'un entraînement intermittent couru à vVO₂max, la durée préconisée est de 1 à 8 minutes (Fox et al., 1977, Astrand et al., 1960).

 

 

Cependant, des études récentes ont montré qu'un groupe de coureurs de fond ayant des valeurs homogè­nes de VO₂max (5% de coefficient de variation, c'est-à-dire le rapport entre l'écart type et la moyenne) avaient par contre un grand coefficient de variation (25%) de leur temps limite à VO₂max (tlim 100) (Billat et al., 1994a). En effet, pour une valeur moyenne de 6 minutes, le temps limite à vVO₂max était compris entre 4 et 11 minutes. . Donct, cette durée de 2 minutes couramment utilisée par les entraîneurs ne représenterait pas la même contrainte, («stress»), le même stimulus pour deux coureurs se situant aux extrêmes de l'étendue des valeurs de tlim à VO₂max (4 ou 11 minutes).

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