POUR UNIIPISTIMDlOGII DIS IPRIUVIS D'lffDRT La mise au point sans cesse croissante

d'épreuves d'effort ajoutées au nom­bre considérable de celles qui existent déjà, témoignent sans nul doute de besoins spécifiques non encore satis­faits. Cette recherche constante d'outils toujours mieux adaptés requiert une réflexion à la fois éthi­que et technique sur leurs finalités et sur les moyens de leur mise en œuvre. C'est ce que se propose la présente étude.

Les épreuves d'effort ne devraient être rien d'autre que des outils au ser­vice de l'évaluation. L'évaluation n'est elle-même qu'un jugement de valeur sur une mesure et l'épreuve ne représente que l'outil permettant d'obtenir la mesure. Par ex~mple, l'épreuve d ' Astrand et Ryhming sur bicyclette ergométrique est l'outil qui permet d'obtenir la mesure de la con­sommation maximale d'oxygène d 'un sujet. La mesure obtenue peut être de 35 ml. min - l.kg-1 et l'éva­luation consiste à dire si ce résultat est bon ou mauvais. Théoriquement, ce jugement de valeur dépend donc à la fois des objectifs visés et de la qua­lité des outils de mesure utilisés. Pra­tiquement, cependant, le problème de l'évaluation consiste à choisir les épreuves d'effort d'abord en fonc­tion d'objectifs pré-établis et ensuite de leurs caractéristiques qualitatives.

Le praticien qui ignore ces deux aspects fondamentaux risque de se perdre dans la jungle des épreuves proposées . Il faut bien dire que le côté sophistiqué de certaines d'entre elles (ex . : subtils nomogrammes, systèmes électroniques et informati­sés de V02 ... ) fascine l'esprit au point d'en oublier le pourquoi de ces épreuves ainsi que leurs caractéristi­ques qualitatives (validité, fidélité, sécurité ... ).

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Objectifs de l'évaluation et des épreuves d'effort

«Pourquoi évaluer tel ou tel athlète?»

Les réponses habituelles à cette ques­tion sont souvent formulées ainsi : «Pour savoir où il en est ou ce qu'il vaut! - Pour suivre son progrès! -Pour savoir si son entraînement est bon!- Pour ajuster et doser son entraînement en fonction de sa capa­cité! ... ».

A ce titre, la classique performance du sportif ne constitue-t-elle pas le meilleur indice de ses capacités? Pourquoi alors l'ennuyer avec toute une série d'épreuves «artificielles» qui peuvent nuire à son entraîne­ment? Bien que ce raisonnement con­tienne une part de vérité, il révèle une profonde incompréhension du phé­nomène de l'évaluation .

Si la performance demeure en effet l'évaluation la plus spécifique et la plus décisive, il n'en demeure pas moins que la mesure obtenue est très peu informative. En effet, la perfor­mance, réalisée le plus souvent dans un cadre compétitif, dépend tout aussi bien des capacités intellectuel­les , sociales et psychiques de l 'athlète que de ses capacités physiques. De plus, en compétition, la victoire ou la position sur le podium compte sou­vent plus que la performance elle­même. Spécifique dans un sens, mais trop globalisante dans l'autre, laper­formance dépend donc d'une multi­tude de facteurs, physiques ou non, qu'il convient d ' isoler afin de déceler le maillon faible de la chaîne et orien­ter ensuite l'entraînement de façon rationnelle en fonction des capacités clairement objectivées. Il importe donc de disposer d 'épreuves d'effort qui, tout en étant spécifiques de la tâche réalisée en compétition, se dérouleraient dans des conditions optimales et reproductibles, hors des influences tactiques, psychiques et motivationnelles.

Si nous avons retenu le sportif comme premier exemple, il ne faut pas perdre de vue que l'évaluation s'adresse à tous. Pour les adultes et les enfants qui ne font pas de compé­tition et ne réalisent pas de perfor-

Travaux et Recherches n ° 7 1 Spécial Évaluation

mances, les épreuves d'effort s 'avè­rent tout autant utiles pour faire le point sur l'état de leur condition physique et pour contribuer au bien­être général auquel la pratique régu­lière d'une activité physique semble intimement liée.

En conséquence, les objectifs de l'évaluation sont nombreux. Du con­texte particulier d'une situation découlent le ou les objectifs à retenir. Ce choix constitue la première étape de l 'évaluation, il précède et condi­tionne celui des épreuves elles­mêmes. Comme la plupart de ces der­nières peuvent répondre à plusieurs objectifs, le choix d'une d 'entre elles dépend alors de ses caractéristiques qualitatives et parfois même des pré­férences personnelles de l 'évaluateur ou de l'évalué. Il ne faut cependant pas vouloir faire dire à une épreuve autre chose que ce pourquoi elle a été mise au point. Par exemple, si le PWC 170 (Physical Working Capa­city à 170 battements/min) permet de suivre l'évolution de la capacité aéro­bie d'un sujet toujours comparé à lui­même, il serait hasardeux de 1 'utiliser pour classifier et comparer les sujets entre eux. La fréquence cardiaque maximale dont elle dépend varie en effet beaucoup trop d'un sujet à l'autre, même au sein d'un groupe d'âge donné. Cette même remarque s'applique aux épreuves sous­maximales basées sur la relation fré­quence cardiaque 1 consommation d'oxygène (ex : épreuve Astrand -Ryhming). De plus, dans ce cas-ci, l 'erreur aléatoire est si élevée, et le score obtenu si incertain, qu'il devient douteux de calculer une intensité d'entraînement en fonction de la consommation d'oxygène pré­dite au moyen de l'abaque Astrand­Ryhming.

Par contre, si l'objectif visé est d'éta­blir des normes ou d 'évaluer une méthode d'entraînement, ce qui compte, c'est la moyenne plus que le sujet et, les erreurs aléatoires se com­pensant, la moyenne obtenue est suf­fisamment exacte pour atteindre ce genre d'objectif. Même la mesure directe de la consommation d'oxy­gène sur bicyclette ergométrique ou sur tapis roulant ne constitue pas nécessairement la meilleure mesure

de la capacité aérobie d'un athlète. Il est en effet bien connu que des indivi­dus ayant la même consommation maximale d'oxygène, le même rende­ment mécanique et le même degré de motivation ont une endurance diffé­rente lors d'exercices exécutés à une intensité donnée. Ainsi la consomma­tion maximale d'oxygène n'est qu'un aspect de la capacité aérobie totale de l'athlète. Mais que veut-on évaluer : le tout, la partie ou les deux? La réponse à cette question dictera le choix de l'épreuve.

Bien que la consommation maximale d 'oxygène soit probablement la prin­cipale composante du tout, elle n'est pas le tout et, en compétition, le moindre détail peut faire la diffé­rence. Ceci nous mène au deuxième point. La capacité aérobie d'un ath­lète n'est pas nécessairement la même selon l'épreuve ou l'ergomètre choisi. A l'exception de la natation, le score obtenu est en général plus élevé si l'activité de l'épreuve se rapproche de celle de la spécialité de 1 'athlète. Il a même été démontré que ceux qui ont la capacité aérobie la plus élevée en laboratoire ne sont pas nécessaire­ment ceux qui l'ont en situation spé­cifique . En conséquence, si l 'objectif est de sélectionner une équipe repré­sentative, une épreuve de laboratoire, aussi sophistiquée soi t-elle, a proba­blement moins de valeur qu'une épreuve de terrain.

Pour résumer, on peut raisonnable­ment a ffirmer que toute épreuve, même la plus sophistiquée (ex. : Astrand-Ryhming ou V02 en labora­toire), n'est pas a priori la plus adé­quate; il faut préalablement analyser la situation et choisir ensuite une ou les épreuves qui permettent d'attein­dre les objectifs retenus.

Cependant, une remarque s' impose ici. Le choix des objectifs constitue une étape théorique; celui des épreu­ves, une étape pratique. L'épreuve est un outil et l'on ne dispose pas tou­jours des outils permettant d'attein­dre tous les objectifs. C'est d'ailleurs pour cette raison que de nouvelles épreuves sont conçues. Il faut donc être réaliste et essayer de faire Je choix le plus judicieux parmi celles qui sont disponibles ou, si cela est possible, en créer de nouvelles.

Épistémologie des épreuves d'effort

Pour clore ce premier point, et afin d 'aider le praticien dans son choix, il est apparu utile de regrouper systé­matiquement les principaux objectifs de l'évaluation dans le tableau 1 (l), en rappelant toutefois que d 'autres facteurs tels l 'éthique, la sécurité et les ca ractérist iques qualitatives, influencent aussi ce choix.

Éthique et sécurité

Le respect des droits de l'être humain exige que le choix d ' épreuves d'effort tienne compte de certaines règles d 'éthique et de sécurité (tableaux 2 et 4) . Une des principales règles d ' éthi­que, le droit à l'information, est sou­vent bafouée. Non seulement certains utilisent les athlètes ou les enfants en négligeant de les informer, mais d'autres en abusent littéralement en leur faisant passer des épreuves sup­plémentaires à des fins de recherche sans l'accord des intéressés. Ce type d'abus est souvent inconscient, ce qui, dans un sens, souligne la gravité du problème. Afin de ne pas tomber dans ces excès, 1 'approche de «l' American College of Sport Medi­cine» paraît intéressante (tableau 3).

Elle s'accompagne dans tous les cas d'un formulaire de consentement en connaissance de cause qui est signé par l'intéressé. Si cette approche plu­tôt formelle ou administrativement embarrassante peut paraître super­flue dans le cadre de l'évaluation rou­tinière d'enfants ou d'athlètes inscrits dans des programmes reconnus et autorisés, les idées exprimées n 'en restent pas moins intéressantes. Dans certain cas (ex. : évaluation des adul­tes , procédures exceptionnelles . .. ), l'usage d 'un formulaire de consente­ment paraît tout indiqué (encadré 1 en annexe).

Après l ' information et le libre con­sentement, la deuxième règle d'éthi­que est le respect de la dignité, de l'honneur et de l' image de l' intimité du sujet. L'évaluation collective peut présenter en effet quelques problè­mes d'intimité. La pose d'électrodes et la prise de plis cutanés qui requiè-

(1) Voir aussi CAZORLA (G.).- De l'évaluation en activi té physique et sportive. - Dans le présent docu­ment.

Tableau 1 - Objecti fs de l'évaluation de l'aptitude physique

Orienter les individus en fonction de leurs points for ts et leurs points faib les

2 Améliorer les individus - en suivant leurs progrès - en fixant des objectifs accessibles et réalistes par rapport à leur niveau actuel - en déterminant les surcharges d'entraînement en fonction de leurs capacités actuelles

3 A méliorer les programmes et méthodes d'entraînement ou de conditionnement physique

4 Sélectionner, classifier et cert ifier les individus

5 Prédire les performances immédiates ou futures

6 Promouvoir l'activité physique

7 Motiver

8 Former des spécialistes en évaluation ·

9 Vérifier des hypothèses de recherche

10 Réaliser des études normatives

Tableau 2 - Règles d'éthique et évaluation de la condition physique

1 Retenir les objectifs d'évaluation en fonction du bien-être du sujet

2 Choisir les épreuves et mesures en fonction des objectifs retenus

3 S'assurer que l'évaluatio n n'entraînera pas de risques démesurés pour la santé, le bien-être ct la dignité du sujet

4 Informer les principaux intéressés sur les objectifs et la nature des épreuves et mesures pro-posées

5 Utiliser un formula ire approprié de consentement libre en connaissance de cause

6 Communiquer et commenter au sujet évalué les résultats

7 Adopter une attitude responsable qui dépasse les simples exigences légales

Tableau 3 - Consentement libre et en connaissance de cause

A- CONTEXTE

Le consentement doit être obtenu librement, c'est-à-dire sans pressions physiq ues ou psychiques (ex : perte d 'un droit ou avantage éventuel, récompense)

2 Le consentement doit être obtenu d'une personne a pte à le donner , sinon par le tuteur attitré

3 Le consentement doit être fait en connaissance de cause; l 'information essentielle, com­plète et compréhensible doit être transmise au sujet

B - CONTENU

1 Objectifs de l'évaluation et des tests

2 Procédures de l'évaluation (mesures et tâches du sujet)

3 Avantages et inconvénients pour le sujet

4 Offre formelle de questions au sujet

5 Offre formelle du libre désistement avant et pendant les épreuves ou l'une ou l'autre de celles-ci et ce , sans préjudice pour le sujet

6 Affirmation de la confidentialité des résultats

7 Affirmation explicite du consentement libre et en connaissance de cause de la part du sujet (aucune affirmation de renonciation ne devrait a pparaître sur le formulaire de consente­ment)

8 Identificat ion du sujet et du témoin

9 Date

10 Personne à avertir en cas d'accident

(Adapté de Med. Sei. Sports, 1980)

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64 Travaux et Recherches n ° 7 1 Spécial Évaluation

f:ONSENTEMEf'H FN l.O NNA 1 C,C,ANrF CAUSF.

iJ l' EVALUAT I ON OF.S FACTEURS OF. VO TRE MOTR I C I TF

1- EVAL!IATION RETENUE

L ' évaluation à l aquell e vous voulez bie n participer pourra inclure

*un examen psycho logique • . .•.... . •... .•..•. .• .. . CJ

* un examen médical .. ............ . .. .. ... ........ D

*des mesures biométriques .•. . •.. . ...•... . . .. •... Ci

*des épreuves d ' effort :

- avec recueil : de la fréquence cardiaque des gaz expirés .• •.... ..• Q

- ave c pré lèvement sanguin .•..•..•.• . .• . •. . ... .0

2- RI SQUES e t PRECAUTIONS

I l est possible que certains incidents surviennent au cours de l'évaluation e t notamment au cours des épreuves d'effo r t. Parmi ces i nc idents citons : une tension artériel l e anormale, un évanoui ssement , un rythme cardiaque désordonné , très rarement une attaque cardiaque.

A ce t e ffet toutes l es précautions seron t prises pour r édu ire initialement ces risques à l eur minimum (examen préliminaire, équipe d 'urgence bien formée équ ipée d'un ma t é r ie l adaplé ~ t prêt~ à iutervenir) , vous pourrez en outre me ttre fin à toute épreuve d ' effort si vous r essentez une fatigue excessive ou si vous ne vous sentez pas à l ' a ise.

3- AVANTAGES

Les résultats obtenus peuvent fac iliter un diagnostic ou l a détermination de la nature des activités dan s l esquelles vous pouvez vous engage r pratiquement sans risque.

4- QUESTIONS

A votre demande toutes les explications i nhérentes aux· mesures ou aux épreuves vou s seront données. N'hésitez pas à l es demander, nous serons heureux de satisfaire votre légitime curiosité.

5- RES ULTATS

Les résul tats vous seront communiqués individuellement dans l es meilleurs dé­lais. Ils demeureront b i en sûr couverts pa r le secre t professionnel. Toutefois s 'ils devaient servir à des f i ns expér imental es une demande vous en serait faite .

6- CONSENTEMENT EN TOUTE LIBERTE

" Ayant pris connaissance de ce qui précède , compris la nature des tests propo­sés e t des risques encourus, je concens librement à part~c~per aux différentes évalua­tions référencées par une croix au point 1 : EVALUATION RETENUE".

Ecrire LU e t APPROUVE et signer .

DATE SIGNATURE

* pour les mineurs consen t ement obligatoire des parents .

Épistémologie des épreuves d'effort

Tableau 4 - Sécurité et évaluation de la condition physique

A -Connaître l'ampleur et la fréquence des risques psychiques et physiques encourus

B - Connaître et maîtriser les précautions à prendre

Classifier les candidats à l'évaluation • connaître les catégories d'individus • connaître les techniques de sélection et leurs limites (questionnaires et examens

médicaux)

2 Connaître, afficher et appliquer les critères d'arrêt des épreuves d'effort

3 Connaître et maîtriser les procédures d'urgence • établir les contacts pour l'assistance médicale • disposer d'une trousse de premiers soins

- Connaître, maîtriser et afficher les procédures de réanimation, obtenir une certification de préférence

- Élaborer et appliquer un plan écrit d'intervention

- Afficher un plan sommaire d'intervention ainsi que les numéros de téléphone importants

4 Prendre une police d'assurance responsabilité

5 Utiliser un formulaire de consentement libre et en connaissance de cause

rent des poitrines nues chez la femme comme chez l'homme, l'évaluation de suj ets obèses ou présentant des malformations, militent en faveur d'une individualisation de la prise de mesures, du moins pour certains sujets. De même, les résultats doivent demeurer confidentiels et couverts par le secret professionnel. D'aucune manière un résultat individualisé ne peut faire l'objet d'une publication ou d'une présentation collective sans l'autorisation préalable du sujet con­cerné.

Il existe bien d'autres situations où 1 'intimité et la dignité des sujets à évaluer peuvent être contrariées. Selon les réactions individuelles, le professionnel de l'évaluation devra toujours faire preuve du tact néces­saire pour les éviter et savoir les solu­tionner avec psychologie.

Le choix d'épreuves à risques physi­ques limités constitue une autre règle déontologique importante : il faut éviter celles qui sont contraires à la santé et au bien-être des sujets. Cependant, sans méconnaître les ris­ques encourus au cours d'une épreuve d'effort, il ne faut pas les exagérer comme d'aucuns ont pro­pension à le faire.

La vie elle-même n'est-elle pas faite de risques? Il faut simplement avoir conscience que toute activité physi­que comprend aussi sa part de risque,

la refuser sous ce fallacieux prétexte conduirait inévitablement les plus timorés vers un danger beaucoup plus sérieux : la sédentarité. Autre­ment dit, le fait de présenter certains risques n'est pas suffisant en soi pour écarter une activité physique. Entre les bienfaits et les risques il faut savoir peser le pour et le contre, con­naître les probabilités d'accidents et leurs conséquences, et prendre une décision.

Il en est de même pour les épreuves d'effort. Si l 'éthique exige d'éviter les épreuves dangereuses et de faire con­naître les risques encourus, il ne faut pas non plus les exagérer. Il n'y a pas si longtemps, en l 'absence de données objectives, la tendance était naturel­lement à l'excès de prudence voire à l'exagération : on évitait les épreuves maximales et mettait en place des mesures de sécurité excessives et coû­teuses . Maintenant, les données exis­tent : les risques encourus sont relati­vement minines. Cela ne veut pas dire qu'il n'y aura pas d'incidents, mais que ces incidents sont rares et sont aussi fonction de la santé des indivi­dus évalués. Ainsi, les risques aug­mentent selon qu'il s'agit d'athlètes, d'enfants, d'adultes bien portants et, enfin, de personnes présentant des problèmes cardiovasculaires. Même dans ce dernier cas, les dangers sont minimes, les statistiques révèlent en moyenne un accident mortel sur dix mille épreuves d'effort.

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Plus que les r isques propres à toute activité, ce sont ceux qui peuvent être développés spécifiquement par les épreuves d'effort qui comptent. Autrement dit, ces dernières présentent-elles réellement plus de risques que les autres activités de la vie courante? Il semblerait en fai t que non. En somme, il ne faut pas négliger, ni exagérer les risques : les évaluations et épreuves d'effort constituent des habitudes de vie saine qui méritent, au même titre que toute activité physique adaptée, d'être très large­ment encouragées .

Caractéristiques qualitatives des épreuves d'effort

Non seulement le choix dépend de la reconnaissance préalable de certains objectifs et du respect du sujet et de sa sécurité, mais encore faut-il que les épreuves retenues soient qualitative­ment acceptables. La validité, la fidé­lité, l'existence de données normati­ves, le degré de difficulté et de discri­mination ainsi que d'autres caracté­ristiques fonctionnelles (type d'épreuves, ressources humaines, matérielles et financières ... ) influent donc, elles aussi, sur le choix des épreuves .

0 VALIDITÉ (spécificité-représentativité)

Concept

Un test est valide lorsqu'il mesure bien ce qu ' il est censé mesurer. Ainsi, le test du nombre maximal de redres­sements assis en une minute est valide pour mesurer l 'endurance des fléchis­seurs du tronc, mais non valide pour mesurer la puissance aérobie maxi­male. La question est moins simple en ce qui concerne la validité de ce test pour mesurer l'endurance des abdominaux. En effet, les abdomi­naux ne sont pas les seuls muscles potentiellement responsables de la flexion du tronc sur les hanches. Une étude électromyographique de la musculature sollicitée lors de ce mou­vement pourrait éclaircir la situation. En pratique, beaucoup de tests mesu­rent plusieurs facteurs à la fois et, si 1 'on se sert d 'un de ces tests comme

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mesure d'un seul de ces facteurs, il faudra que ce facteur (ex : abdomi­naux) joue un rôle plus important que les autres (ex : autres fléchisseurs du tronc sur les hanches telle psoas) dans la performance du test pour que celui-ci soit considéré comme valide. C'est ainsi qu'on parle volontiers d'un test qui est spécifique ou repré­sentatif du facteur ou de la qualité physique mesurée.

Degré de validité

Il est possible qu'un test soit valide pour mesurer telle ou telle qualité physique, objectif immédiat du test, mais, comme il fut mentionné précé­demment, il faut aussi se préoccuper d'objectifs moins immédiats (ex : pourquoi mesure-t-on telle ou telle qualité?). La prédiction d'une per­formance , la classification d'un indi­vidu, l'établissement d'un régime d'entraînement, la motivation d'un sujet sont autant de raisons qui ne nécessitent pas le même degré de vali­dité au niveau de la qualité même qui est mesurée. Ainsi, le spécialiste en évaluation devrait considérer les objectifs immédiats et lointains du test :

- objectifs immédiats qualité physique mesurée.

- objectifs lointains : objectifs visés par l'obtention de la mesure d 'une qualité physique donnée.

Indices de validité d'un test

Les indices de validité d'un test n 'ont pas tous la même signification et la même objectivité. Cela n'est pas nécessaire non plus et dépend du rap­port entre ce que le test mesure réelle­ment et la qualité physique qu 'on veut mesurer. P lus ce rapport est direct, moins le test a besoin d'être validé. Ainsi, si l ' on considère l'endurance des fléchisseurs du tronc sur la hanche comme une qualité importante à mesurer, le test des redressements assis fait justement cela et n'a pas, par définition, à être validé. Si, par contre, on veut se ser­vir du même test pour mesurer l'endurance des abdominaux ou la force de ceux-ci, ou le vo2 max de l'individu, il sera utile de pouvoir compter sur des indices plus objec­tifs.

Travaux et Recherches n o 7 1 Spécial Évaluation

Ainsi pourra-t-on se servir de nos connaissances théoriques sur la ciné­siologie, l 'anatomie et la biomécani­que, sur la force et sur le métabo­lisme aérobie pour déduire que telle ou telle forme de redressement assis constitue un test valide ou non pour mesurer l'endurance des abdomi­naux, leur force ou même le vo2 max d'un individu.

Corrélation simple de Pearson

On peut objectiver davantage la démarche en quantifiant statistique­ment la relation qui existe entre la mesure du test et la qualité mesurée, en se servant pour celle-ci de la mesure d'un autre test déjà reconnu comme valide. Lorsque, dans la litté­rature, on établit la validité d'un test au moyen d'un coefficient de corréla­tion entre ce test et un autre test, il importe de s'assurer que cet autre test est lui-même valide, ce qu ' il ne faut pas prendre pour acquis. Ainsi, par exemple, la validation du Physitest canadien (test de banc) ou du test de course de 12 minutes pour prédire le vo2 max en les comparant au test Astrand-Ryhming (au lieu de les comparer à la mesure directe du vo2 max), donnerait des résultats plus ou moins vides de sens puisque le test Astrand-Ryhming est lui-même for­tement remis en question sur le plan de la validité pour mesurer le vo2 max. L 'exemple du Physitest est réel (Bailey et coll., 1976) et édifiant :une lecture prudente et critique des études consultées est de mise .

Plus la corrélation est forte entre deux tests, plus il y a de chances qu'il y ait d'éléments spécifiques communs aux deux tests. En fait , deux tests qui seraient liés par une corrélation par-

faite ou maximale (r = 1) mesure­raient probablement la même qualité physique. Au contraire, une corréla­tion nulle indiquerait que les deux tests mesurent deux qualités bien dis­tinctes . En réalité, il existe tout un continuum, et une échelle empirique a été construite pour qualifier la vali­dité d'un test par rapport à un autre (tableau 5).

Encore une fois, avant de se servir d'une telle table , il importe d ' analy­ser avec son sens commun la valeur du critère de comparaison utilisé pour valider le test qui nous intéresse. D'autres éléments doivent également être retenus (tableau 6). Ainsi un échantillon trop restreint ou trop homogène peut fausser les lois de la probabilité. Le test a-t-il été validé chez les jeunes et les vieux, chez les femmes et les hommes, chez les gens entraînés et non-entraînés ? Un échantillon non aléatoire, particuliè­rement s 'il s'agit de volontaires asso­ciés de près au projet de validation, peut également fausser les résultats. Enfin , des différences culturelles peuvent infléchir la validité d'un test. Les cas sont nombreux où les habitu­des culturelles interfèrent avec le pro­tocole de certaines épreuves et influent donc sur le résultat final.

Corrélation multiple

Jusqu'à présent, il n'a été question que de coefficients de corrélation simple de Pearson pour quantifier Je degré de validité entre deux tests. Il arrive parfois que l'on veuille pren­dre plusieurs mesures ou faire plu­sieurs tests pour prédire telle ou telle qualité (ex : pourcentage de graisse à partir de plusieurs plis cutanés ou même le vo2 max à partir des résul-

Tableau 5 - Interprétation qualitative des coefficients de corrélation de validité et de fidél ité (a)

Douteux Faible Acceptable Très bien Excellent

Validité (b)

Fidélité (c)

0.65

0.70

0.65 à 0.69 0.70 à 0.79 0.80 à 0.90

0.70 à 0.79 0 .80 à 0 .89 0.90 à 0.95

(a) : Adapté de Barrow et Mc Gee, 1964, p. 42.

(b) : Coefficient de Pearson obtenu entre le test à valider et le test critère

(c) : Coefficient de Pearson obtenu entre deux essais du même test

0.90

0.95

Épistémologie des épreuves d'effort

Tableau 6 - Facteurs circonstanciels à considérer lors de l' interprétation des données de validité, de fidélité, d'exactitude de tests d'aptitude physique

1 Objectifs immédiats du test et objecti fs de l'évaluation

2 Validité même du test utilisé comme critère de comparaison

3 Degré d'homogénéité des sujets

4 Représentativité et choix aléatoire des sujets

5 Distribution normale des sujets

6 Nombre de sujets

7 Sexe des sujets

8 Age des sujets

9 État d'entraînement des sujets

10 Culture des sujets

tats combinés du 12 min de Cooper et du test Astrand-Ryhming sur ergocy­cle). Dans ce cas, la statistique traite ces mesures combinées comme un tout pour les mettre en corrélation avec le test retenu comme critère. Statistiquement, il est alors question du coefficient de corrélation multi­p le. L'interprétation de la corrélation multiple se fait de la même façon que pour la corrélation simple (tableaux 5 et 6).

Corrélation partielle

Il existe une autre variable statistique utile à connaître pour le spécialiste en évaluation: il s'agit de la corrélation partielle. Celle-ci exprime la contri­bution partielle d'un facteur ou d'une mesure (ex : plis cutanés 1 ou EMG du psoas) en éliminant l'influence des autres (ex : autres plis cutanés ou EMG du rectus abdomi­nis) pour prédire la mesure critère (ex : pourcentage de graisse ou endu­rance des fléchisseurs du tronc). Ainsi, si la corrélation partielle d'un pli cutané est faible, on éliminera cette mesure pour prédire le pourcen­tage de graisse. Dans le cas des redressements assis, si la corrélation partielle du psoas est faible et celle des abdominaux élevée, on pourra dire que cette forme de redressements assis est valide pour l'endurance des abdominaux.

Corrélation fallacieuse

Il arrive parfois que des corrélations élevées soient obtenues entre deux variables (test critère et nouveau test) sans que pour autant il soit permis de prédire l'un par l 'autre. Ceci se pré­sente surtout à l'emploi de la corréla­tion simple. Ainsi, par exemple, le

vo2 en litres par minute est en corré­la tion élevée avec la taille des indivi­dus (corrélation simple) et il en est de même entre le vo2 max et le poids des individus. Les connaissances actuelles indiquent qu'il est tout à fait logique que l ' indi­vidu ayant la plus grande masse mus­culaire, donc l' individu le plus lourd, soit celui qui ait le vo2 max le plus élevé. D'autre part, ce n 'est que secondairement et indirect ement qu'il arrive que l ' individu le plus lourd soit aussi le plus grand, et que le vo2 max démontre une certaine relation avec la taille des individus. En fait, la corrélation entre Je V02 max et le poids d'individus de même taille demeure élevée alors que celle qui caractérise le vo2 max et la taille d'individus de même poids devient faible. Statistiquement, c 'est ce que fait l 'indice de corrélation partielle. Ce coefficient est donc ut il isé lorsqu'on anticipe l'influence simul­tanée de plusieurs facteurs sur un autre. Cette anticipation n 'est pas toujours possible de sorte que le coef­ficient de corrélation simple, alors utilisé, s'avère parfois fallacieuse­ment élevé. Le sens commun peut souvent sup­pléer là où, pour diverses raisons, les indices statistiques, supposés plus objectifs, éveillent des doutes. Par exemple, mesurer la flexibilité lors de l 'extension du tronc en mesurant la hauteur entre le sol et le menton du sujet mesure simultanément la flexi­bilité du sujet, la force de ses dorsaux ainsi que la grandeur de ses segments. Il n 'est pas surprenant de constater que certains individus peu flexibles apparaissent comme «flexibles» ...

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Validité interne et validité externe

Lorsque Cooper en 1968 valida son test de course de 12 min, il mit en cor­rélation la performance de ce test (vitesse moyenne maintenue pendant 12 minutes) et le vo2 max déterminé directement sur tapis roulant. Il s'agissait de la validité interne de ce test. Cooper établit également une régression ou équation mathémati­que qui permettait de prédire le vo2 max à partir de la performance au test de course de 12 min. La validité externe consiste à vérifier si les mêmes résultats (coefficient de corré­lation et équation de prédiction) seraient obtenus si 1 'étude était reprise une autre fois sur un échantil­lon différent et, à plus forte raison, sur un échantillon semblable. Ainsi , en général, le test de 12 min donne des corrélations semblables avec le vo2 max d'une étude à l'autre, bien que les corrélations soient moins éle­vées pour les femmes . Cependant, et il est important de le noter, l'équa­tion de régression originale, établie par Cooper pour des soldats, n'est pas du tout valide pour les enfants ou les gens du 3• âge pour prédire Je vo2 max.

Toujours à ce sujet, le spécialiste en évaluation devrait savoir que les méthodes indirectes de détermination du pourcentage de graisse (par exem­ple méthodes de plis cutanés) souf­frent d'un manque de validité externe et ce, même pour des populations ou échantillons semblables à ceux utili­sés dans les études originales. C 'est d'ailleurs la raison pour laquelle cer­tains préfèrent ne retenir que les plis cutanés eux-mêmes comme indice du pourcentage de graisse, sans essayer de calculer ou prédire celui-ci.

L'usage de la mauvaise équation de régression entraîne donc une erreur systématique . Si la validité externe est fonction de l'erreur systématique, la validité interne, quant à elle, dépend davantage de l'erreur aléa­toire.

0 FIDÉLITÉ (stabilité- objectivité- «reliability»)

Concept

Un test est fidèle lorsque, exécuté à deux occasions, il donne les mêmes

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résultats. C'est ainsi qu'on parle de constance ou de stabilité dans la mesure. Il peut aussi s'agir de cons­tance non pas dans le temps, mais entre deux appareils supposés identi­ques ou entre deux administrateurs du test. Dans ce dernier cas, on parle volontiers de l'objectivité du test.

Un test peut être fidèle (mêmes résul­tats) sans pour autant être valide ou exact. Ainsi, le test de préhension est fidèle mais non valide pour mesurer le V02 max. Plus subtilement, une balance peut être fidèle (mêmes résul­tats) sans pour autant être valide ou exacte pour mesurer le poids si les deux mesures identiques se trompent systématiquement de quelques kilo­grammes en trop.

Un test qui n 'est pas fidèle ne peut, par contre, être valide car il donne tantôt tel résultat (ex : FC sous-max = 140 bpm) et tantôt tel autre résul­tat (ex : FC sous-max = 150 bpm) de sorte qu'un vo2 max différent sera prédit à chaque occasion, affectant donc directement la validité interne du test. L'exactitude du test ou 1 'erreur aléatoire (cette fois) affecte donc et la fidélité et la validité interne d'un test.

Les indices statistiques de fidélité

On ne peut juger la fidélité d'un test sur un seul sujet. Comme indice plus objectif, on se sert souvent du coeffi­cient de corrélation entre les résultats du même test exécuté à deux occa­sions différentes entre les résultats obtenus par deux appareils ou admi­nistrateurs différents. Ces coeffi­cients (corrélation simple de Pearson) sont interprétés de la même façon que ceux visant à établir la validité interne d 'un test. Cependant, comme il s'agit du même test, il est normal de s'attendre à des coefficients de corré­lation plus élevés (tableau 5). Le spé­cialiste en évaluation ne doit absolu­ment pas commettre ici de confusion. En effet, si c'est bien la même for­mule mathématique qui est utilisée pour démontrer la corrélation de fidélité et de validité, ce sont cepen­dant deux paires de données différen­tes qui sont mises en corrélation pour établir respectivement la fidélité et la validité d'un test. Ainsi, pour la fidé­lité, il s'agit d'un coefficient entre un

Travaux et Recherches n o 71 Spécial Évaluation

test-retest ou entre la même mesure obtenue à deux occasions différentes, alors que, pour la validité, le coeffi­cient est obtenu entre deux tests ou deux mesures différentes. De plus, 1 'interprétation du coefficient est aussi différente pour la fidélité et la validité (tableau 5). Ainsi, un coeffi­cient de 0.85, excellent comme indice de validité, n'est considéré qu 'accep­table comme indice de fidélité . La statistique n'est pas tout, le spécia­liste doit aussi tenir compte des fac­teurs circonstanciels entourant la détermination du coefficient de fidé­lité d'un test. Ces facteurs sont les mêmes que pour la validité (tableau 6).

Le coefficient de corrélation ne suffit pas cependant pour dire qu'un test est fidèle. En effet, il est possible d'avoir une corrélation parfaite sans pour autant que les résultats soient identiques. C'est le cas, par exemple, de la balance dont le point zéro aurait été déréglé lors du deuxième essai. Il est donc utile de faire un test de diffé­rence entre les moyennes des deux essais. Ceci doit être fait en plus du test de corrélation, car le fait que les moyennes soient semblables ne suffit pas non plus pour dire que le test est fidèle. Ainsi , par exemple dans le cas d'un test non fidèle, il est possible que la moitié des individus ait obtenu un score plus élevé au deuxième essai, et moins élevé pour l'autre moitié, de sorte que la moyenne de tous les indi­vidus paraît semblable pour les deux essais. En conséquence, la fidélité d'un test doit être vérifiée au moyen du coefficient de corrélation et d'un test comparant les moyennes . Au lieu de comparer les moyennes, il est aussi valide de regarder la régression entre les deux essais : celle-ci ne devrait pas être différente de la ligne d'identité, c'est-à-dire la droite de 45 o passant par 1 'origine des axes x et y.

Fidélité interne et externe

Dans la plupart des cas, il est ques­tion de fidélité externe, c'est-à-dire que la source de variations ou d'erreurs aléatoires est extérieure au sujet lui-même et dépend plutôt du test, de l 'appareil de mesure ou de l'administrateur lui-même. Dans ces cas, et lorsque la variation est grande, il est coutumier de prendre

plusieurs mesures et de retenir la moyenne pour améliorer la fidélité du test. Cela est parfois possible (ampl itude articulaire, plis cutanés ... ) mais pas toujours (V02 max, endurance musculaire ... ). En faisant la moyenne des essais, il faut exclure les valeurs suspectes (exagéré­ment faibles ou élevées), surtout si on connaît l'origine de leur remise en question. Dans certains cas, la varia­tion provient de l'individu . Le test de préhension est un exemple type. Le dynamomètre est très fidèle. Suspen­dez cinq fois un poids à la poignée et vous obtiendrez cinq fois le même score. Cependant, le test de préhen­sion ne donne pas cinq fois les mêmes résultats . Autrement dit, c'est l'indi­vidu lui-même qui varie physiologi­quement et n'arrive pas toujours à reproduire sa force maximale. Dans ce cas, et si l 'on ne doute pas de la fidélité de 1 'appareil, le meilleur score constitue 1 'indice le plus représentatif de la force maximale de l'individu. Après tout, l'individu a bel et bien

· réussi à développer cette tension et c'est elle, et non la moyenne des essais, qui doit être retenue.

Exactitude et précision

L'exactitude ou la justesse d'un test fait référence à la grandeur de l'erreur de la mesure par rapport à la valeur vraie. Il existe deux types d'erreurs, l'erreur systématique et l'erreur a léatoire, chacune étant reliée au concept de validité externe (erreur systématique) et de fidélité et de validité interne (erreur aléatoire).

L'erreur aléatoire est l'erreur la plus à craindre car elle est rarement identi­fiable et contrôlable lors d'un test à essai unique. Faire plusieurs essais lorsque c'est possible et utiliser la moyenne peut réduire l'erreur aléa­toire. L'erreur aléatoire moyenne peut être connue (par exemple ± 5 OJo), mais pour une mesure don­née 1 'erreur peut être au-dessus ou au -dessous de 5 OJo .

L'erreur systématique quant à elle est facilement corrigible même si on n'en connaît pas la source. Il importe tou­tefois de connaître cette erreur systé­matique (ex : retrancher 10 kg d'une balance qui surestime ·1e poids de 10 kg).

Épistémologie des épreuves d'effort

Cette différence entre erreur aléatoire et systématique concerne les moyen­nes ou l ' individu moyen. Sur une base individuelle, une erreur «aléa­toire» peut prendre un caractère systématique. Ainsi, un test sous­maximal peut tantôt sous-estimer un sujet, tantôt surestimer un autre sujet, de sorte qu'en moyenne il n'y ait pas d'erreur systématique mais seulement une erreur aléatoire. Indi­viduellement, cependant, le sujet qui a été sous-estimé peut l'être d'une façon systématique, alors qu'un autre sera systématiquement sures­timé. Il est possible que, même indi­viduellement, il s'agissent d'erreurs aléatoires . Les di fférentes possibilités existent toutes dans la réalité, et le spécialiste en évaluation se doit d'être au courant pour interpréter correcte­ment les résultats d'un sujet, surtout lorsqu 'il est en présence de résultats suspects ou inattendus.

La précision ou la sensibilité d'une mesure est indiquée par l'unité rete­nue. Par exemple, une balance mesu­rant le poids au mg est plus précise que celle se rapportant au kg. A la rigueur, une mesure relativement imprécise affectera la fidélité et la validité d'un test ou d'une mesure. D'autre part, rien ne sert d'avoir un test ou un appareil trop précis (ex : ± 1 mg) si leur erreur aléatoire est plus grande (ex : ± 1 g).

Si plusieurs variables sont utilisées pour en prédire une autre, la variable la moins précise ou la moins fidèle limitera la précision et la validité de celle qui sera prédite, un peu à l'exemple d 'une chaîne dans laquelle la résistance est limitée par le chaînon le plus faible .

0 NORMES

Utilité

Les normes sont utilisées pour situer les individus par rapport aux autres. Ces «autres » peuvent représenter la population générale ou certains sous­groupes d ' individus (ex :élite de dif­férentes disciplines sportives).

Moyenne et écart-type

La norme la plus simple est la moyenne du groupe. Ainsi, un sujet se retrouvera-t-il près ou loin de la

moyenne. Mais, justement, que veut dire «près» ou «loin » ? Si la moyenne du vo2 max des hommes de 30-39 ans es t de 35 ml02 .kg - l min - 1, la valeur 40 doit-elle être con­sidérée comme proche ou éloignée de la moyenne ? En fait, cela se mesure et dépend de la façon dont les sujets se répart issent autour de la moyenne. L'écart-type constitue cet indice de répartition autour de la moyenne. Ainsi , si l ' écart-type est de 5 ml02 .kg - 1min - 1, cela veut dire qu'en moyenne, les individus se situent entre ± 5 ml. kg - 1 min - 1 de part et d ' autre de la moyenne. Dans ce cas particulier, l' individu qui a un vo2 max de 40 ml. kg - 1. min - 1 est donc près de la moyenne. Pourtant, si l 'écart-type avait été de ± 2 ml. kg - 1. min - 1, ce même score eût été considéré comme nettement au­dessus de la moyenne. Le spécialiste en évaluation doit donc prêter atten­tion autant à l'écart-type qu'à la moyenne et savoir qu 'en général 68 OJo des gens se situent entre ± 1 écart-type de la moyenne, 95 OJo entre + 2 écarts-types et 99 OJo entre ± 3 écarts-types.

Normes centiles

Une autre façon de décrire la moyenne d'une population et sa dis­tribution autour de la moyenne est de rapporter les différents centiles et les scores correspondants. La moyenne correspond généralement au so• cen­tile, c'est-à-dire qu'il y a 50 OJo des individus au-dessus et au-dessous de la moyenne . Aussi, si la catégorie ou classe «faible» est située entre le 20• et le 40• centile, cela veut dire qu'il y a 20 OJo des individus situés dans cette classe, 20 OJo des individus au-dessous et 60 OJo au-dessus. Ainsi, les centiles permettent-ils de situer quantitative­ment un individu par rapport au groupe. D'autre part, l'association d'un qua litatif (ex : faible) à une classe centile est un acte de jugement purement arbitraire. A ce titre, le spécialiste en évaluation devrait atta­cher plus d'importance aux centiles d'une catégorie qu'au qualificatif qui lui est attribué. En effet, les normes centiles ne sont pas toujours faites de la même façon. Par exemple , pour certaines normes , il y aura cinq clas­ses comprenant chacune 20 OJo des

69

individus. D'autres, préféreront ren­dre les classes extrêmes moins acces­sibles , plus rares pour des raisons de préférence ou de motivation . Ainsi est-il utile de savoir que les normes scandinaves (Astrand, 1960), utilisées dans plusieurs pays pour classifier les individus , sont constituées de la manière suivante :

l rC'\. l,u blc l ,ublc \llO) Cil

< l'nllk ' IU .2H 2. ZCJ I ~ . S7 IS SK ~4 I l ~4. 14 -Y7. 1 2 IJ? . Il· IOO

22K I)S7 f\.11)0 IS S7

Si , dans l'exemple précédent, chaque classe comptait 20 OJo d ' individus, la plupart se situent ici dans la catégorie moyenne, a lors que seules de rares exceptions sont estimées «Très fai­ble» ou «Excellent » . Pour illustrer le côté arbitraire de ce choix, souli­gnons encore l'exemple des normes canadiennes du Physitest où 2.5.-25 .-45.-25 et 2,5 OJo des individus compo­sent chacune des catégories retenues. On comprendra maintenant que de simples classifications subjectives, outre le fait d'être peu informatives, mènent à toutes sortes d'abus . Ainsi, et sans raison apparente, le même indice - celui du test de Ruffier -est affecté de classifications fort diffé­rentes et colorées :

Classi rica1ion

Indice Rurrier Scherrcr Flandrois ~ rolL Ruffier (1 955) (1967) (1965)

0 e1 moins Cœur Cœur

Supérieur athl é1ique ath lé1iquc

o. 1·5 Cœur Cœur fon

robus1c moyen fort

5. 1-10 Cœur Cœur

Don médioc re moyen-bon

Cœur Cœur 10. 1- 15 dangereusemen1 insurfisa nl i\·1oycn

faible moyen

Cœur 15. 1-20 insuflisam Faible

faible

Distribution normale

L'in formation (tableau 8) qui découle des concepts de moyenne et d'écart-type d 'une part et de centiles d 'autre part (tels que dérivés par la coteZ), perd tout son sens si la popu­lation n'est pas distribuée «normale­ment » autour de la moyenne. Ceci implique quelques postulats de base :

- autant de suj ets sont situés de part et d 'autre de la moyenne (indice de s ymétrie ou d'asymétrie, «skewness »);

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- la distribution doit être unimo­dale, c'est-à-dire composée d'une seule population distincte. S'il fallait que les données sur la taille des hom­mes et des femmes soient traitées ensemble, la distribution obtenue serait bi-modale et les normes centiles qui en découleraient ou même l'écart­type calculé n'auraient plus aucun sens logique;

- lorsque la distribution des sujets autour de la moyenne est dite «nor­male», la courbe prend l'allure d'une cloche telle que 68 % des sujets se retrouvent entre les valeurs situées à l'écart-type au-dessous et a!..l-dessus de la moyenne. Dans le cas d'une clo­che trop aplatie (indice d'aplatisse­ment, « kustosis ») ou trop aiguë , c'est respectivement moins de 68 OJo et plus de 68 OJo qui sont situés entre ces mêmes valeurs.

En général, les qualités physiques sont légèrement asymétriques , sans que cela affecte trop leur distribution centile. Mais il ne faut pas être sur­pris du fait que certains individus dépassent le lOO• centile ou , au con­traire, que le o• centile corresponde à des valeurs parfois impossibles car trop faibles.

Autres caractéristiques circonstan­cielles affectant la validité des normes

Outre la distribution qui doit être normale, la population concernée par les normes doit être bien décrite, 1 'échantillon pris pour les constituer doit être bien représentatif qualitati­vement (échantillonnage aléatoire) et quantitativemenT (nombre suffisant de sujets) . Il existe des règles statisti­ques pour déterminer la grandeur minimale d 'un échantillon représen­tatif d'une population pour une marge d'erreur considérée comme acceptable. Sans entrer dans les déta ils, retenons que :

- la grandeur de l 'échantillon dépend de la grandeur de la popula­tion et de l'exactitude désirée pour ces normes; -comme guide grossier, il est possi­ble de se servir des données suivantes pour la grandeur de l'échantillon : 111 o• de la population pour une population de 10 000,

Tra vaux et Recherches n ° 71 Spécial Évaluation

1/4 de la population pour une popu­lation de 1 000, 1/3 de la population pour une popu­lation de 500, (Bouchard et coll. , 1972); - un échantillon de 40 ou moins est fort douteux à moins de représenter la popula tion totale.

Enfin, il es t aussi important de con­naître les tests (niveau de validité, fidélité . .. ) utilisés pour établir ces normes.

Caractéristiques des normes- résumé

Le tableau 7 résume les principales caractéristiques qui devraient être connues du spécialiste en évaluation voulant utiliser un ensemble de nor­mes.

Autres types de normes

Hormis les normes centiles qui sont les plus utilisées, d'autres échelles le sont aussi (leurs équivalences centiles sont réunies dans le tableau 8).

Catégories d 'épreuves

Dans les chapitres précédents, il fut question des objectifs de l'évaluation (tableau 1), de l'éthique (tableau 2), de la sécurité (tableau 4), et des caractéristiques des épreuves telles la

validité, la fidéli té et les normes. Tous ces aspects influent directement sur le choix d'une épreuve, mais, d'une manière plus immédiate, celle­ci peut auss i, par feed-back, infléchir le choix que l'évaluateur ou l'évalué est amené à faire. Comme aucune épreuve n 'est parfaite, le choix devrait être fixé en fonction des fac­teurs jugés prioritaires. D'autre part, si les épreuves de ter­rain effectuées en groupe étaient aussi valides, fidèles et bien contrô­lées que celles conduites en labora­toire, ces dernières n'auraient plus leur raison d'être. Inversement, si les épreuves individuelles de laboratoire étaient humainement, matérielle­ment, temporellement et financière­ment aussi peu coûteuses que celles de terrain , ces dernières pourraient être abandonnées .

C'est donc l'analyse initiale de la situation qui doit induire le choix le mieux adapté aux besoins précisé­ment identifiés. Il ne faut pas prendre pour acquis le fait que les tests les plus sophistiqués répondent le mieux à ces besoins, et, à ce propos, il faut dissocier le point de vue de l'évalué et celui de l 'évaluateur. S'il s'agit de l 'évalué, les épreuves doivent être les plus attrayantes et les plus simples possibles pour en faciliter la compré-

Tableau 7 - Facteurs à considérer dans l'élaboration ou le choix de normes

Description qualitative de la population concernée (âge, sexe, sédentarité, sportivité, origine géographique et culturelle ... )

2 Représentativité de l'échantillon - Qualitative (échantillonnage aléatoire) - Quantitative (nombre de sujets par catégories d'âge et de sexe et non pas seulement

au total)

3 Statistiques descriptives - Moyenne - Écart-type - Nombre de sujets - Nombre de modes -Asymétrie - Aplatissement

4 Catégories centiles - Précision des scores correspondants - Pas de recoupement entre les catégories - Catégories qualitatives correspondantes

5 Tests utilisés - Description - Validité - Fidélité

6 Référence source

Tableau 8- N o r mes (Adapté de Barrow et Mc G ee, 1964)

A - Équ ivalences pour sept échelles normatives

Centile T Sigma 6 Stanine Hull z c Centi le T Sigma 6 Stanine Hull z c 99.9 80 100 3 62 53 9<J .75 7H 97 90 61 52.5 9<J .5 76 94 60 52.5 9<J.25 75 92 9 85 10 99.0 74 91 59 52 53

58 52 9K .5 72 87 57 52 <JR 70 84 80 2 9 56 51.5 97 69 82 55 51.5 96 6H 80 8 75 95 67 79 54 51 52

53 51 94 66 77 52 50.5 93 65 75 8 51 50 92 64 74 70 50 50 50 5 50 0 5 91 63 72 90 62 .5 7 49 50

48 49.5 lN 62 70 47 49 88 61.5 46 49 48 87 61 69 65 45 48.5 H6 60.5 85 60 44 48

43 48 47 84 60 67 1 7 42 47.5 83 59.5 41 47.5 82 59 40 47 81 59 65 80 58.5 39 47 45

38 46.5 79 58 37 46.5 78 58 63 36 46 43 45 77 57.5 35 46 76 57 62 60 75 56.5 34 45.5

33 45.5 74 56 60 6 32 45 42 4 73 56 31 45 72 55.5 30 44.5 71 55

29 44. 5 70 55 59 6 40 ' 28 44

69 54.5 27 44 68 54.5 26 43.5 4 67 54 57 55 25 43 38 40 66 54

24 43 65 53.5 23 42.5

64 53.5 22 42 36 63 53 55 21 42

Centile T Sigma 6 Stani ne Hu ll z c 20 41.5

19 41 35 18 41 17 40.5 16 40 15 40 33 - 1 3

14 39 32 35 13 38 .5 12 38 30 I l 37.5 3 10 37 28

9 36 27 30 8 35 25 2 7 34 24 6 33 22 5 32 20 25

2 31 19 2 3 30 17 - 2 1 4 29 15 20 1.5 28 14 1.0 26 10

.75 25 9 1 15 0

.5 24 7

.25 22 3 10 1 20 0 - 3

8 - Caractéristiques des principales échelles norm a tives

Échelle Étendue Mesure centrale

1. Centile 0 à 100 50 2. Échelle Sigma 6 0 à 100 50 3. Hull approx. 10 à 90 50 4. Échelle T approx. 20 à 80 50 5. Échelle C 0 à 10 5 6. Stanine 1 à 9 5 7. CoteZ - 3 à +3 0

-------

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Travaux et Recherches n ° 7 1 Spécial Évaluation

hension, la motivation et la validi té des résultats. Pour 1 'évaluateur com­pétent, cela n'a pas, dans une cer­taine mesure, trop d'importance et celui-ci n'a aucune raison de choisir la facilité.

La classification des différents types de tests identifiés, comme l'indique le tableau 9, présente un sens spécifique selon 1 'épreuve considérée ou la qua­lité physique mesurée. Cependant, cette classification ne prétend pas être parfaitement pertinente et l'énu­mération qui en est faite n'est pas, loin s'en faut , exhaustive et nécessite d'être explicitée.

Type d'ergomètre ou de mouvement

Le type d'ergomètre, l'activité ou le mouvement peuvent influer sur le choix de 1 'épreuve. Aussi est-i l indis­pensable d'identifier avec précision ce qui doit être évalué, et relat iviser les résultats en fonction de 1 'ergomè­tre utilisé. Par exemple, dans tel mouvement quelles sont les articula­tions dont l'amplitude doit être mesurée? Pour l'appréciation de la force ou de l'endurance musculaire, quels groupes musculaires intervien­nent? S'agit-il d ' un effort statique ou dynamique? De même pour la puis­sance maximale aérobie (2).

Épreuves de terrain ou de laboratoire

Une distinction est habituellement faite entre épreuves de terrain («field tests») et épreuves de labora­toire, celles-ci permettant des condi­tions de mesures généralement plus sophistiquées, rigoureuses, et à ris­ques contrôlés. Cependant, ces con­ditions ne sont pas 1 'exclusivité du laboratoire; le spécialiste en évalua­tion doit être aussi capable de les requérir pour conduire une épreuve de terrain dans les mêmes conditions. Plus que le lieu, ce sont les conditions qui déterminent s'i l s'agit, selon la définition classique, d'une épreuve de laboratoire ou de terrain.

Épreuv es maximales ou sous­maximales

Sont surtout concernées ici les épreu­ves de capacité aérobie (3) pour les­quelles il existe une possibilité théori­que de prédire le vo2 max des sujets

sans qu'il soit nécessaire de leur imposer un effort maximal. Plus que la question de risques qui sont mini­mes (même pour des efforts maxi­maux), la difficulté physique de l'épreuve et ses séquelles psychiques et même physiques (courbatures mus­culaires) limitent l'usage des épreuves maximales. Ces problèmes peuvent être diminués par un entraînement préalable, l'usage d'épreuves pro­gressives, un échauffement et des éti­rements musculaires initiaux et par des épreuves d'endurance aérobie ou musculaire à intensité fixe plutôt qu'à durée fixe.

Le fait qu'il n'existe pas d'épreuves sous-maxima les d'évaluation de l'amplitude articulaire, de la force et de l'endurance musculaire explique que certaines de ces épreuves sont parfois écartées car elles ne convien­nent pas à tous les sujets. Le pro­blème ne se pose pas pour les mesures dites «passives» comme 1 'estimation du pourcentage de graisse à partir de la mesure des plis cutanés.

Épreuves directes ou indirectes

Une épreuve est considérée comme directe lorsque la mesure qu'elle induit est obtenue directement au cours de son déroulement et non pré­dite par une ou plusieurs autres. D'une façon générale, plus une mesure est directe, plus elle est valide. La consommation maximale d'oxygène peut être mesurée directe­ment au cours d'une épreuve maxi­male ou prédite (indirectement) à partir de valeurs de fréquence cardia­que, de coût énergétique (exprimé en 1 d'0 2min - 1 o u en ml d '02min- 1 kg - 1 ), ou/ et de puissance obtenus au cours d'une épreuve sous­maximale. Souvent, l'utilisation du concept «direct» est même restreint à la mesure directe des gaz expirés (débit et fractions d'02 et C02), àe sorte que l 'on précise la nature de l'épreuve en la définissant comme maximale directe ou indirecte et sous­maximale directe ou indirecte. L'évaluation de l'amplitude d'une ou de plusieurs articulations (amplitude

(2) Cf. article : CAZORLA (G.), LÉGER (L.), MARINI (J.F.). - Les épreuves d'effort en physiologie- Il. Épreu ves ct mesures du potentiel aérobic.- Dans le présent document. (3) Op.cit.

Épistémologie des épreuves d'effort

articulaire du rachis) et des ceintures peut fournir un autre type d'exemple de mesure indirecte : pour apprécier l'amplitude d'une articulation (encore improprement appelée sou­plesse articulaire), c'est l'angle du mouvement qui devrait être mesuré, alors que dans la plupart des épreu­ves ce sont les déplacements linéaires qui servent de critères.

Épreuve auto-administrable

Peuvent être considérées comme épreuves auto-administrables toutes celles qui sont suffisamment simples pour que le profane puisse les utiliser lui-même et pour lui-même sans qu'elles ne cèdent en rien , ni à la vali­dité des données recueillies, ni à la sécurité qu'elles requièrent.

Type d'unité de mesure

Comme plusieurs épreuves peuvent mesurer la même qualité physique, elles devraient théoriquement donner le même résultat. Or, pour qu'il y ait pleine compatibilité, il faudrait que la même unité de mesure soit utilisée, ce qui n'est pas toujours le cas. Ainsi, pour les épreuves cardio-vasculaires ou de capacité aérobie, les résultats expriment parfois une puissance de travail à 170 pulsations par minute exprimée en watts, parfois une simple fréquence cardiaque (version origi­nale du Physitest canadien), parfois un index de récupération complexe utilisant plusieurs rriesures de fré­quence cardiaque (Ruffier) et même la pression systolique (Systolic­Tension-Time), et enfin, parfois, le vo2 max exprimé en ml.kg - l.min. - 1 ou en 1. min - I. La comparaison des résultats obtenus à partir de ces différentes épreuves devient alors pratiquement impossi­ble. Choisir 1 'unité de mesure la plus universelle possible offrirait au con­traire d'indéniables avantages.

Tableau 9 - Facteurs • à considérer dans le choix d'une épreuve

OBJECTIFS DE L'ÉVALUATION

Orienter les individus selon leurs points forts et faibles Améliorer les individus en fonction de leur capacité Améliorer les programmes de conditionnement physique Sélectionner, classifier, certifier les individus et la collectivité Prédire des performances immédiates ou futures Promouvoir l'activité physique Motiver Former des spécialistes en évaluation Vérifier des hypothèses de recherche et produire des études normatives Faire un diagnostic

ÉTHIQUE ET SÉCURITÉ

Éviter les épreuves : - portant atteinte au bien-être de l'individu - dont les risques sont inconnus -compromettant la mise en application des procédures d'urgence et de prévention

CARACTÉRISTIQUES DES ÉPREUVES

Rechercher les épreuves : - les plus valides - les plus fidèles - les plus exactes - les plus précises - présentant des normes adéquates - les plus discriminantes - optimales en termes de difficulté

TYPES D'ÉPREUVES••

Considérer : - le nombre d'individus évalués, épreuves individuelles ou collectives - la nature de l 'activité ou de l'ergomètre : tapis roulant, bicyclette ergométrique, banc,

nage ... - la rigueur et le contrôle de réalisation : épreuves de maison, de terrain ou de laboratoire -l'intensité de l'épreuve ou de la tâche : actif ou passif, sous-maximal ou maximal - si l 'épreuve est progressive ou non - si l'épreuve est directe ou indirecte - la nature de l'unité de mesure; ex : CT170, V02 max , Index quelconque .. . - si l'épreuve est auto-administrable ou non - les coOts humains, matériels et financiers des épreuves

• Aucune épreuve n'est positive pour chacun des facteurs. L'évaluateur doit fixer ·la priorité accordée à chacun de ceux-ci.

•• Facteurs spécifiques aux qualités physiques mesurées.

73

Le choix d'une épreuve d'évaluation est un moment important qui requiert toute 1 'attention du spécia­liste. Afin d'en faciliter la décision, il

peut se référer au tableau 9 dans lequel sont résumées les principales questions qui président au choix final.

Dl lA PONCTION BIDPSII AUX fACTIURS PHYSIDLDGIQUIS

Dll .. ACTIVITI PHYSIQUI Les activités physiques et sportives mettent en jeu une large palette de qualités : vitesse, force, endurance, détente, puissance et endurance mus­culaires, souplesse, etc. Dénombrer ces qualités, les classer et les mettre en relation directe avec un paramètre physiologique unique paraît difficile. On peut cependant attribuer des dominantes aux différentes discipli­nes sportives :

;:: .·

- prédominance organique générale (cardio-respiratoire et métabolique) dans le cas des sports de longue durée, - prédominance musculaire (neuro­musculaire) dans le cas des sports de force et des «sports explosifs».

Ainsi, les différentes activités sporti­ves sollicitent des réservoirs énergéti­ques de volume et de débit maximal différents et mettent en jeu des mas­ses musculaires avec des forces, des vitesses et des séquences de durée caractéristiques de chacune d'elles. Par exemple : - l'assaut d'escrime est un effort intermittent qui nécessite de grands débits énergétiques pendant des durées brèves séparées par des temps de repos courts, - une course de 400 rn plat ou une nage de 100 rn réclament un grand débit énergétique pendant une durée prolongée, - le ski de fond , le cyclisme, les courses ou nages longues nécessitent un débit énergétique plus modéré mais de longue durée, - dans le cas de sports explosifs classiquement qualifiés de sports de «détente», une part substantielle de la puissance développée est fournie par la restitution de l'énergie élasti­que emmagasinée par les muscles.

Physiologie: biopsie et activité physique

Les sources d'énergie du muscle et leur évaluation

Le fonctionnement du muscle est per­mis par trois modalités d'approvi­sionnement énergétique. Elles s'orga­nisent en deux voies que l 'on peut différencier par leur aptitude ou leur inaptitude à produire de l'énergie en l'absence d 'oxygène mais qui ont un point commun, leur produit terminal : la molécule d'adénosine triphos­phate (ATP). Elle est la seule source d'énergie - le seul carburant -qu'est capable d'utiliser le muscle; de ce fait, le renouvellement permanent de cette molécule est indispensable à l'activité musculaire . Il pourra être assuré par (fig. 1) :

- la voie aérobie: la présence d'oxy­gène lui est indispensable . Elle utilise comme sybstrats les acides gras (graisses) et le glucose (sucre). La mesure de la consommation d'oxy­gène (VOû reflète sa contribution à 1 'approvisionnement énergétique;

- les voies anaérobies (elles peuvent fonctionner sans oxygène) :

·voie anaérobie alactique (source de première urgence, elle utilise une réserve énergétique permanente du muscle : ATP et créatine phosphate (CP); elle ne produit pas d 'acide lac­tique);

·voie anaérobie lactique (son seul substrat est le glucose; elle produit de l 'acide lactique à l ' iss ue de la glycolyse).

Ainsi, la quantité totale d'énergie mise à la disposition d'un geste spor­tif est à la fois chimique (ATP =

énergie directement issue du métabo­lisme et utilisée au niveau des protéi­nes musculaires d'actine et de myo­sine pour y permettre la création de ponts de liaiso n entre ces deux macromolécules, véritables «sites générateurs de force» responsables de la contraction musculaire) et mécanique (énergie élastique resti­tuée par le muscle).

On peut citer quelques uns des procé­dés qui, parmi les principales métho­de s d'invest igation, permettent d'évaluer les paramètres reflétant le niveau de chacune des contributions énergétiques (*) :

- la ponction biopsie musculaire : prélèvement et analyse directe d'un échantillon de muscle par des techni­ques histochimiques et enzymatiques,

- la mesure de la consommation maximale d'oxygène (V02 max),

- la mesure de la lactatémie,

- la mesure des taux plasmatiques ou de l'excrétion urinaire de certaines hormones (adpatation des systèmes hormonaux),

GRAISSE ~ Acides gras Mitochondrie

"' c .. <rJ

ATP ATP ATP

ATP

~:hhic."' Cycle ~ + H10

de

CRÉATINE PHOSPHATE- ATP

Figure 1 - Les trois voies productrices d'A TP

u.lu.l - :J CCC/ o _ llG!­·u.lU << Z.J <<

75

- les études mécaniques, ergométri­ques et électromyographiques, qui permettent d'étudier les caractéristi­ques contractiles et élastiques du muscle.

La ponction biopsie musculaire per­met l'accès direct au niveau de la cel­lule musculaire et permet d'en déga­ger les caractéristiques structurales et fonctionnelles. Sans négliger l'impor­tance des autres procédés d 'investiga­tion, nous choisirons d'utiliser ses résultats comme illustration des para­mètres physiologiques de l'activité physique . Les caractéristiques fonc­tionnelles de la commande nerveuse ou celles des processus de régulation (notamment hormonaux) ou d'excré­tion ne seront pas ici envisagées.

La ponction biopsie musculaire

0 LA TECHNIQUE

La technique habituellement employée, relativement peu traumati­sante, n'interdit pas la poursuite d'une activité musculaire mais elle est trop sophistiquée pour devenir une investigation de routine sur de larges populations. Elle utilise une aiguille de Bergstr6m qui, après anesthésie locale superficielle et incision des tis­sus périphériques, permet l'extrac­tion d'une «carotte musculaire» de quelques milligrammes (fig. 2) au de­venir différent selon le mode d'analyse souhaité: étude histochimi­que, étude en microscopie électroni­que, étude enzymatique.

L'étude histochimique permet, grâce à des colorations classiques, de mettre en évidence la structure du tissu mus­culaire, sa vascularisation, son con­tenu en glycogène et en graisse. Les colorations spécifiques de quelques enzymes autorisent, selon leur con­centration, la différenciation de plu­sieurs types de fibres.

L'étude en microscopie électronique révèle l'ultrastructure de chaque fibre et, notamment, la densité de son réseau de tubules, de son équipement

(•) Voir notamment article CAZORLA et coll.- Les épreuves d 'effort en physiologie, dans le présent document.

76

a. Anesthésie locale superficielle

c. Aiguille à ponction biopsie

e. Fragment de muscle prélevé

Travaux et Recherches no 7 1 Spécial Évaluation

b. Incision

d. Introduction de l'aiguille et ponction

f. Photographie du fragment de muscle après coloration de l'A TPase myofibrillaire

Figure 2 - Ponction biopsie musculaire

Physiologie: biopsie et activité physique

mitochondrial, de ses inclusions lipi­diques.

L 'étude enzymatique évalue 1 'activité de plusieurs groupes d'enzymes, ou d'enzymes clefs d'un métabolisme énergétique donné.

0 LES RÉSULTATS

Le muscle squelettique apparaît très hétérogène sur une photographie de couple colorée par les méthodes his­tochimiques (fig. 3, fig. 2f.). Par ail­leurs, des muscles homologues pré­sentent une composition variable chez différents sujets. Aussi les géné­ralisations doivent être prudentes . Il reste cependant possible de dégager les caractéristiques principales d'un muscle : les muscles para-vertébraux (à activité essentiellement tonique, sollicités pendant des temps prolon­gés) sont différents des muscles moteurs des membres (à activité essentiellement phasique, soumis à des ha utes fréquences de contraction) et la connaissance des propriétés mécaniques, physiologiques , méta­boliques et bi6chimiques de chacun des types de fibres permet une caté­gorisation musculaire. Ainsi, pour un même type de muscle, le vaste externe de la cuisse par exemple, on peut dis­tinguer celui dont le profil est adapté à la course de longue durée plutôt qu 'aux activités de force ou de vitesse.

Différenciation de plusieurs types de fibres musculaires La juxtaposition des différentes nomenclatures peut être une source de confusion, et un effort de clarifi­cation permet de reconnaître l'exis­tence de trois types principaux de fibres musculaires (voir notamment élude bibliographique et èlescription dans : Saltin et coll. , 1977; Gollnick, 1979; Taylor, 1980; Marini, 1981). Nous allons essayer de dégager leurs propriétés avant de les réunir dans le tableau de la figure 4. Les études les plus récentes tendent cependant à montrer que cette restriction à trois types essentiels de fibres musculaires ne reflète pas totalement la réalité.

Les études mécaniques ont mis en évidence l'existence de fibres à con­traction rapide (F : fast) et de fibres à contraction lente (S : slow) .

77

Figure 3- Coloration de l'ATPase myofibrillaire; muscle soléaire entier de rat La coloration est effectuée après incubation acide. Par rapport au muscle vaste externe humain, on remarque la grande majorité des fibres de type II dans le muscle soléaire de rat.

(Marini, 1981) ·

Par ailleurs, l 'activité myosine ATPase (enzyme qui permet l'utilisa­tion, pour la contraction musculaire, de l 'énergie contenue dans l'ATP) s'est révélée nettement plus impor­tante dans les muscles à contraction rapide (Barany , 1967) alors que, parallèlement, la coloration spécifi­que de cet enzyme (en milieu d'incu­bation basique) était plus forte dans les fibres sombres (Stein et Padykula, 1962), fibres de forte activité ATPa­sique. Ainsi, quand les réactions d'identification des types de fibres musculaires s 'effectuent dans un milieu basique, les fibres sombres sont du type Il, les fibres de type I étant claires, alors qu'après une préincubation dans un milieu acide, 1 'inverse se produit et les fibres colo­rées le plus fortement sont de type I (fig. 2 f , fig. 3).

L'étude de la résistance à la fatigue de chacun de ces deux types de fibres musculaires (Burke et coll., 1973) a permis de différencier deux types de fibres à contraction rapide : FR (rapide, résistante) et FF (rapide, fatigable) alors que les fibres à con-

traction lente sont très résistantes à la fatigue : SR (iente, très résistante). Corrélativement, les colorations his­tochimiques ont mis en évidence une activité prédominante d'enzymes du métabolisme anaérobie dans les fibres de type rapide, peu résistantes à la fatigue, baptisées (Peter et coll., 1972) FG (rapides, glycolytiques) ainsi qu'une activité prédominante d'enzymes du métabolisme aérobie dans les fibres lentes, très résistantes à la fatigue, SO (lentes, oxydatives), alors que les fibres rapides, résistan­tes à la fatigue semblent douées d'une activité élevée dans les deux voies aérobie et anaérobie : FOG (rapides, oxydatives, glycolytiques).

Ainsi, la résistance à la fatigue est en étroite relation avt:c un équipement cellulaire favorisant le métabolisme aérobie, ce qui est une caractéristique des fibres à contraction lente, princi­palement. Afin de caractériser le profil d'apti­tude métabolique d 'un type de fibre donné, les colorations histochimi­ques portent principalement :

pour le métabolisme oxydatij, sur

78 Travaux et Recherches n ° 7 1 Spécial Évaluation

SDH (succinate deshydrogénase, enzyme du cycle de Krebs NAD H 2 (nicotinamide adénine dinu­cléotide, transporteur d ' hydrogène).

pour la voie glycolytique, sur GPD (glycérophosphate deshydrogé­nase, enzyme de la g lycolyse), PHOS (phosphorylase, enzyme de la glycogénolyse).

D'autre part, afin de caractériser ce profil, les mesures d 'activité enzyma­tique portent principalement :

pour le métabolisme anaérobie alacti­que sur

CPK (créatine phosphokinase).

pour le métabolisme anaérobie lacti­que sur

PHOS, Ct GPD, LDH (lactico deshydrogénase, enzyme de la transi­tion pyruvate ~lactate)

PFK (phosphofructokinase, enzyme

de la glycolyse).

pour le métabolisme aérobie sur

SDH, MDH (malate deshydrogé­nase, enzyme du cycle de Krebs) CS (citrate synthétase, enzyme de l 'entrée dans le cycle de Krebs) cytochrome oxydase.

Caractéristiques des différents types de fibres musculaires (fig. 4)

Engel 1962 1

Burke 1967. 1973 s • CLASSIFICATIONS

Peter et coll. 1972 so.

Brooke et Kaiser 1970 I

Par le jeu des préincubations à des pH différents, il est possible d'identi­fier principalement 4 types de fibres musculaires selon la coloration de leur myosine A TPase : fibres 1, à contraction lente, fibres II A, II B, II C à contraction rapide .

- Les fibres de type 1 sont des fibres à contraction lente, d'activité ATPasique faible, très peu fat igables (elles sont claires à pH basique, som­bres après préincubation acide). Elles possèdent une riche vascularisation, un contenu élevé en myoglobine, en mitochondries et en graisses, une

II

FR* FF *

FOG * FG *

liA liB II C

TECHNIQUES D!FFÉRENTES CLASSIFICATIONS MYOTYPOLOGIQUES ET UTILISEES CARACTERISTIQUES PRINCIPALES DE CHAQUE TYPE DE FI BRE (homme)

Contenu en myoglobine Élevé lnterméd . Faible

Histologie Réseau capillaire par +++ ++ + Microscopie optique unité de surface

Diamètre ô + +++ ++ <? + ++ ++ +

Contenu en mitochondries Très élevé Élevé Faible

Microscopie Densité du réticulum Réseau étroit

Réseau électronique compact

StrieZ Large Fine

Résistance à la fat igue Élevée Moyenne Faible Stimulation répétitive

Déplétion glycogénique Concentration en glycogène Variable Variable Fort

Microscopie Concentration en Forte Interméd . Faible

électronique triglycérides

Métabolisme dominant Oxyda tif Mixte Glycolyse anaérobie

Vitesse de contraction Faible Grande Grande

Précipitation des Activité ATPasique + +++ +++ +++

ions phosphate

• S = Slow, FR = Fast resistant (à la fat igue) FF = Fast fatiguable • SO = Slow oxydative, FOG = Fast oxydative glycolytic FG = Fast glycolytic

Figure 4- Nomenclature des types principaux de fibres musculaires (D'après Marini, 1981)

Physiologie: biopsie et activité physique

activité élevée des enzymes du méta­bolisme oxydatif.

- Toutes les fibres de type II sont à contraction rapide et ont une acti­vité A TPasique élevée (ou intermé­diaire pour les fibres II C) :

· les fibres II A (sombres à pH basi­que, claires après préincubation à pH = 4.6). Peu fatigables, elles semblent équipées favorablement pour pro­duire de l'énergie par les deux voies aérobie et anaérobie . Elles sont de type intermédiaire pour leur contenu en myoglobine, en mitochondries, en graisses et leur vascularisation reste importante ;

· les fibres II B (sombres à pH basi­que, claires après préincubation à pH = 4.3). Très fatigables, leur contenu en myoglobine, en mitochondries et leur vascularisation sont faibles . Les enzymes du métabolisme anaérobie y possèdent une activité élevée;

• les fibres II C (sombres à pH basi­que, encore grises à pH = 4.3). En proportion très faible chez l'homme normal, elles semblent réapparaître dans différentes circonstances patho­logiques ou au cours d'un entraîne­ment assidu et prolongé : elles sont au centre des interrogations portant sur les interconversions d'un type de fibre musculaire en un autre type à la suite d'un entraînement spécifique.

- Le contenu musculaire en glycogène ne semble pas pouvoir être différencié nettement pour chacun des types de fibres. Cependant, sa coloration spécifique (PAS) utilisée par la technique de déplétion glyco­génique a permis de mettre en évi­dence une différence fonctionnelle entre les fibres de type 1 et de type II : pour un effort modéré, les fibres de type I sont principalement recrutées (la diminution de leur contenu en glycogène est la plus importante) alors que l'effort intense recrutera toutes les fibres.

La répartition des différents types de fibres (fig. 5)

Le pourcentage global de chacun des types de fibres musculaires, pour 1 'organisme entier, est approximati­vement de 52 o/o de fibres de type 1 et 48 % de type II (soit 33 % de II A et 15 %de II B). Mais ces pourcentages varient selon le muscle, selon le

potentiel génétique et les effets de l'entraînement. Bien qu'il soit diffi­cile de déterminer la part qui revient à l'entraînement de celle qui revient à l'apport héréditaire, il a été démontré qu'un muscle adapté aux «efforts de vitesse» possédait un pourcentage élevé de fibres du type II alors qu'un muscle adapté aux efforts de longue durée possédait un pourcentage élevé de fibre du type I. Ce point est illustré par la figure 5 (d'après Eklund et coll., 1970). Par ailleurs, il semble que la nature de la commande nerveuse des fibres mus­culaires détermine leurs propriétés et conditionne leur profil de fibres à contraction rapide ou à contraction lente.

-"lo fibres OJo f ibres

GROUPE MUSCLE lentes rapides ST FT

Non C uisse 40 60 entraînés

Cyclistes Cuisse 61 39 Bras 50 50

Canoëistes Cuisse 61 39 Bras 58 42

Nageurs ... C uisse 58 42 Bras 74 26

Coureurs Cuisse 59 41 1/2 fond

Sprin ters Cuisse 26 74

Coureu rs 1/2 fond Cuisse 52 48

bons sprint.

Coureurs 1/2 fond Cuisse 62 38 mauvais sprint.

Coureur d e fond Cuisse 75 25 mauvais sprint.

Figure 5 - Composition musculaire

chez des sédentaires et différents sportifs (D'après E klund et coll .)

Caractéristiques métaboliques et exercice

La répartition des types de fibres dans un muscle donné permet d'éva­luer ses caractéristiques structurales et fonctionnelles, notamment le niveau des différentes activités enzy­matiques, donc son métabolisme dominant. Afin de concevoir mieux

79

l'aptitude d'un muscle à satisfaire un type d'effort donné, il importe de définir plus précisément chaque voie métabolique et sa mise en jeu selon l'activité effectuée.

0 L'OFFRE ET LA DEMANDE ÉNERGÉTIQUE

Parmi les trois modalités de la pro­duction énergétique que nous avons décrites précédemment, l'orientation du choix du fournisseur d'énergie est fonction de la présence d'oxygène et de \ a quantité, ainsi que de l'inten­sité, la durée et la forme de l' exercice.

L'effort de type aérobie

Il est caractérisé par une quantité d'oxygène suffisante pour permettre la production d'ATP à partir de glu­cides ou de lipides via le cycle de Krebs et la chaîne oxydative (fig. 1) . Trente-huit molécules d' ATP sont produites à partir d'une molécule de glucose. La puissance maximale aérobie (PMA) correspond à l'inten­sité de travail qui élève la consomma­tion d'oxygène à son maximum (V02 max) . Le V02 max qu'est susceptible de réaliser un organisme est fonction de deux paramètres principaux dont l'un, le débit d'oxygène dont peut disposer le muscle, est fonction de facteurs cardio-vasculaires et l'autre, 1 'activité métabolique aérobie, est liée à des facteurs enzymatiques. L'entraînement portera sur ces deux versants en améliorant le débit san­guin central (grâce à une augmenta­tion du volume d'éjection systolique, la fréquence cardiaque maximale étant constante pour un âge et un sujet donnés) et le débit sanguin péri­phérique (grâce à une augmentation de la vascularisation du muscle), et en améliorant aussi l'activité des enzymes (volume et nombre de leurs structures d' accueil : les mitochon­dries) catalysant le métabolisme oxy­datif (aérobie) .

L'effort de type anaérobie

Dès lors qu'au cours d'un exercice les besoins en oxygène dépassent son apport, I'ATP manquant est produit par la dégradation du seul glucose jusqu'au niveau de l'acide pyruvique (glycolyse). Du fait de l'absence d'oxygène en quantité suffisante

80

pour prendre en charge (après leur passage sur la chaîne oxydative) les ions hydrogène produits pendant la glycolyse, c'est l' acide pyruvique lui­même qui, ne pouvant s'engager dans le cycle de Krebs, accepte ces ions et se transforme en acide lactique. L'acide lactique, par l'augmentation d'acidité locale et sanguine (diminu­tion du pH) qu' il provoque, inhibe la synthèse d'ATP et l'activité muscu­laire elle-même (voir Hermanssen, 1977). Seules deux molécules d'ATP sont formées par molécule de glucose

BIBLIOGRAPHIE

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Travaux et Recherches n ° 7 1 Spécial Évaluation

au cours de la seule glycolyse du métabolisme anaérobie lactique.

L 'analyse d 'un effort très intense, donc très bref (type sprint , mouve­ment d'haltérophilie), met en évi­dence une troisième source énergéti­que capable de fonctionner sans oxy­gène et ne produisant pas d'acide lac­tique (anaérobie alactique). Cette voie est approvisionnée par la créa­tine phosphate qui doit être reconsti­tuée à la fin de 1 'exercice : cela cons ti­tue une partie de la «dette d'oxy­gène» remboursée très rapidement dès l'arrêt de l'exercice (pour moitié en 20 secondes selon Margaria et coll. , 1933). L'autre partie de la dette d'oxygène (dont le remboursement global se traduit par un délai de

APPORT D'ÉNERGIE

Processus Processus Distance

AÉROBIE ANAÉROBIE DE COURSE

10 à 15% 85 à 90 o/o lOO rn 25 à 35% 65 à 75% 400 rn

40 % 60% 800 rn 60% 40 % 1 500 rn

75 à 80 % 15 à 20 o/o 3000m 90 à 95% 5 à 10 % 10 000 rn

Figure 6 - Contribution relative expri­mée en o/o de l'apport total d'énergie, des processus aérobies et anaérobies lors

puissance kcal.min - t

90 ·.

·. ATP.PC

retour à la consommation d'oxygène de repos) est constituée par l 'élimina­tion de l 'acide lactique produit : celui-ci est en partie consommé comme source d'énergie, l'autre par­tie étant utilisée à la resynthèse du glycogène. Mais il faut approximati­vement une heure pour l'éliminer totalement dans le cas d'une récupé­ration passive (la moitié aurait dis­paru, selon certaines expérimenta­tions, en une quinzaine de minutes) et payer ainsi la «dette d'oxygène lacti­que ».

La détermination de la participation relative de chaque voie à des exercices d'intensité maximale de différentes durées est illustrée par la figure 6. L'effort long est essentiellement

.-..... .., 100 JOOO "'""' ••• drfond -- .;,)dii.IM-.aoo ·~ sooo 1

100 "•'

.. \ \ \

10

Énergie d 'origine aérobie

... __ _ Énergie d 'origine anaérobie ·· ---T·---~

JO .w ~ 60mln ,.

d 'exercices maximaux de différentes durées. (D'après Astrand et Rodhal). Individu entraîné.

50 /

/

_ , glycolyse anaérobie

' 30

/ /

/

1

·. 1

~

\

\

l:=======~::::::~~======~r---,-----~~~:_:_:_;:~-=~~temps 10

sec 60 2 sec min

10 min

30 min

120 min

Figure 7 - Caractéristiques des trois processus d'apport d'énergie au muscle d'après Howald (1974)

Physiologie: biopsie et activité physique 81

PUISSANCE CAPAC ITÉ MAXIMALE

VOIE ÉNERGÉTIQUE un ité : équivalen t énergétique d'un vo2

exprimé en ml/kg

ml/mn/kg ml/ kg Inertie: (1) Débit max : (1) Approvision': ( 1) Voie temps de puissance énergétique énergétique

Sédentaire Sportif(!) Sédentaire Sportif (1) latence max imale prépondérant

Anaérobie 160 260 10 à 15 15 à 20 0" 0 à 5" 0 à 20" A.L. alactique

Anaérobie 80 260 55 100 15" 45" à 1' 15" 20" à 2' 2'30" A.A. lactique

Aérobie 45 80 Très grande 1' à 3' 2' 3' à Au-delà de A. 14 ' 30' 2' 3'

(1) : varie avec le niveau de spécialisation et d'entraînement

Figure 8- Potentiel énergétique et moment et durée d'intervention de chaque voie métabolique

approvisionné par la voie aérobie alors que l 'effort court et intense l'est en grande partie par la voie anaéro­bie.

0 CARACTÉRISTIQUES DES VOIES DE PRODUCTION D'ÉNERGIE

On peut caractériser chaque voie par : - son inertie : délai nécessaire à sa mise en jeu (temps de latence), -sa puissance : quantité qu'elle est capable de fournir par unité de temps (débit énergétique), - sa capacité quantité totale d'énergie qu'elle est susceptible de produire , - son endurance : caractérisée par le temps maximal pendant lequel le système peut fournir une puissance donnée, - ses facteurs limitants : ils sont sus­ceptibles d'interrompre la production d'énergie (réserves énergétiques, quantité d'oxygène, déchets pro­duits, etc.).

Les figures 7 et 8 regroupent les éva­luations de ces différentes variables. De façon schématique on peut établir les correspondances suivantes : • exercice très court, exercice explosif : source anaérobie alactique (inertie nulle , puissance très élevée, capacité réduite), • exercice court et intense : source anaérobie lactique (faible inertie, puissance élevée, capacité moyenne), • exercice de durée moyenne à lon-

gue : source aérobie (grande inertie, faible puissance, grande capacité).

Ainsi, dès le début d'un effort, quelle qu ' en soit son intensité, la source anaérobie alactique, source de pre­mière urgence, est sollicitée. De capa­cité faible, cette source doit être très rapidement suppléée :

-si l'exercice est d'intensité modé­rée ou faible, les stocks d '02 (oxy­gène dissous, oxygène lié à la myo­globine) et la légère augmentation de son apport circulatoire peuvent suf­fire à couvrir les besoins énergéti­ques, la part anaérobie lactique pou­vant être fa ib le ou n égli geab le (d 'autant plus que l ' individu est entraîné);

- si l 'exercice est plus intense, l 'apport d'oxygène est insuffisant et la voie anaérobie lactique, d'inertie moindre et de plus grande puissance que la voie aérobie, est sollicitée pen­dant le temps qu 'il faut à l'organisme pour ajuster son apport d'oxygène aux besoins énergétiques. Cet apport anaérobie cesse ensuite après avoir contracté une dette d'oxygène modé­rée;

-si l' intensité de l'exercice appro­che de la PMA du sujet, le seuil anaé­robie est franchi (seuil d'accumula­tion des lactates franchi à des niveaux divers selon le degré d'entraînement : de 60 o/o de PMA, il peut s'élever à 60, à 90 % de PMA pour des sportifs spécialîstes d'épreuves d'endurance),

et de l 'acide lactique commence à s'accumuler avant que le niveau de V02 max soit atteint;

-si l 'exercice est très intense, l'apport anaérobie est permanent : bien que vo2 max soit atteint plus rapidement, le débit énergétique maximal de source aérobie est insuf­fisant et l'apport anaérobie donne naissance à une dette d'02 impor­tante (il produit une grande quantité d'acide lactique).

Ainsi, selon son contenu en chacun des types de fibres et leur commande motrice, un muscle possèdera un ensemble de propriétés caractéristi­ques de «force, vitesse, détente, puis­sance ou endurance» ( ... ); il utilisera préférentiellement l'une ou plusieurs des voies du métabolisme énergétique dont on peut effectuer une comparai­son sommaire : bien que productrice de lactate qui bloquera à moyen terme l'activité musculaire, la voie anaérobie lactique présente l'intérêt d'une inertie basse et d'un débit éner­gétique élevé par rapport à la voie aérobie. De plus, elle seule peut se passer d'oxygène et permettre des intensités de travail supérieures à la PMA. Par contre, la voie aérobie est seule capable de pourvoir à la dépense d'énergie que nécessite l'exercice de longue durée. Quant aux premières contractions musculaires, aux urgences énergétiques, aux gestes explosifs , seule la voie alactique est capable de les autoriser.

liS IPRIUVIS O'IFFDRT IN PHYSIDlOGII EPREUVES ET MESURES DU POTENTIEl ANAEROBIE

Ce texte s'appuie en partie sur des travaux antérieurs: LÉGER (L .) .- Tests de capacité anaérobie- Notes de cours EPH 2406 - Évaluation et normes. Département d 'éducation physique, Université de Montréal, /979, 69 p .

A chaque instant, le niveau de condi­tion physique d' un sujet peut se tra­duire non seulement par la réalisation d'une performance (note 1) mais éga­Iement par le résultat de mesures de laboratoire ou de terrain. Dans cette perspective, des batteries d'épreuves psychologiques, physiologiques, bio­mécaniques ... permettent d'explorer l'«état» dans lequel se trouve le sujet à un moment donné, et de mieux cer­ner les facteurs qui le sous-tendent. D'une manière simplifiée, ces fac­teurs peuvent être proposés selon une chronologie proche de celle du schéma de la motricité qui semble être induite par :

- une commande motrice qui solli­cite spécifiquement certaines unités contractiles, - une capacité bioénergétique qui permet de fournir l'énergie chimique nécessaire à la contraction, - une capacité biomécanique qui restitue l 'énergie chimique au milieu extérieur, sous forme de mouve­ments, gestes, techniques, actions ou conduites motrices.

Guidée par l'ajustement continu de la commande nerveuse centrale, la motricité dépend donc aussi du potentiel énergétique, du système neuromusculaire qui le sollicite et de l'appareil ostéo-articulaire qui en constitue le support.

L'objet de ce travail est d'étudier les outils de mesure de la capacité bio­énergétique que l'on peut définir comme la potentialité de l'organisme à alimenter, quelles que soient les

(1) Dans cette étude le terme «performance>> est envisagé dans son acception large. Il exprime <<êt re capable de ... » sans viser pour autant le haut niveau.

Physiologie: épreuves et mesures du potentiel anaérobie

intensités et les durées du travail mus­culaire, les my0filaments en Adéno­sine TriPhosphate (ATP).

Ces mesures peuvent être directes, c'est-à-dire étudier la cause et l 'effet immédiat, ou indirectes; elles per­mettent a lors d'estimer le résultat à partir d'intermédiaires dont on con­naît les liaisons à la fois avec la cause et avec 1 'effet. Ces mesures utilisent des outils de laboratoire ou de terrain pour étudier d'une manière standar­disée « hors situation » ou «en situa­tion spécifique» les sollicitations énergétiques d'une épreuve donnée.

Biopsie musculaire et détermi­nation du potentiel énergétique (note 2)

Grâce à la biopsie musculaire (photo 1) et aux analyses histochimiques qui lui font suite, il est désormais possi­ble d'établir une relation directe entre, d'une part la répartition pré­dominante d'un type de fibres, les substrats utilisés, le métabolisme pré­férentiel et, d'autre part, les capacités énergétiques requises par une activité sportive : les sujets dotés de muscles à fort pourcentage de fibres à contrac­tion rapide qui consomment de plus grandes quantités d' ATP par unité de

(2) Lire notamment : MARINI (J.F.), LÉGER (L.), CAZORLA (G.).- De la biopsie musculaire à l'étude des métabolismes énergétiques.- Dans le présent docu­men~.

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temps, ont plus de chance d 'exceller dans les activités exigeant force explosive et vitesse. Au contraire, ceux dont le pourcentage de fibres à contraction lente est nettement plus élevé ont plus d 'aveni r dans les sports de longue durée qui requièrent un impo rtant approvisionnement en oxygène (fig. 1 et 2).

Aussi est-il important de bien évaluer les aptitudes dominantes d'un sujet, pour 1 'aider à choisir les activités sportives dans lesquelles il a le plus de chances de réussir et le type d 'entraî­nement qui lui convient le mieux. La biopsie musculaire et les analyses biochimiques des prélèvements ont permis, en outre, d'étudier les effets de l'exercice et de l'entraînement sur les réserves bioénergétiques consti­tuées par trois sources principales : - les phosphagènes, - les unités glycosyl utilisées avec ou sans oxygène, - les triglycérides.

Si la biopsie apporte les renseigne­ments les plus précis, elle ne peut tou­tefois être multipliée sans inconvé­nient et demeure rigoureusement réservée au domaine de la recherche.

Il est cependant possible d'accéder à certaines de ces informations par 1 'utilisation de mesures directes ou indirectes des métabolismes mis en jeu, au cours d'épreuves de labora­toire ou de terrain dont 1 'intensité et la durée ont été préalablement stan-

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83

dardisées. On peut distinguer ainsi les épreuves qui ont pour but de mesurer ou d 'estimer la capacité respective des sources énergétiques : -anaérobie alactique qui, en absence d ' oxygène, utilise les réserves musculaires d 'ATP et de CP et ne produit donc pas d'acide lactique;

- anaérobie lactique qui , toujours en absence totale ou partielle d'oxy­gène, dégrade le glycogène muscu­laire et le glucose circulant pour four­nir l'ATP requise. L'ensemble des réactions que nécessite cette voie métabolique ou «glycolyse anaéro­bie» s'accompagne de la formation d 'acide lactique;

- aérobie, qui nécessite la présence d'oxygène pour finir d'oxyder dans les mitochondries le glycogène et les acides gras et pour fournir de grandes quantités d'ATP.

Notions de base, définitions et unités de mesure

Chaque source énergétique est carac­térisée par une capacité, une inertie de mise en jeu, une puissance maxi­male et une endurance.

La capacité, ou contenance du système, est la quantité totale d'éner­gie disponible. Dans une épreuve physique, elle peut tout aussi bien se manifester par un débit maximal ou puissance maximale, ou par un débit sous-maximal prolongé ou endu-

_._ - ----- - - y - - - - - - - - :

• •

200 400 600 800 1000 1200 1•00 non-.mr•in•s SpllniOtS sauteurs lanceuts demdond tond

DISCIPLINE

Figure 1 - Pourcentage de la surface totale occupée par les fibres ST (Slow Twitch ou fibres à contraction lente) dans les échantillons musculaires prélevés chez des athlètes de diffé-

rentes disciplines. (D'après Costill (D.L.), 1980)

Figure 2 - Pourcentage de fibres à contraction lente chez quelques nageurs spécialisés de différentes distances de com­

pétition. (D'après Costill (D .L.), 1980)

84

rance, 1 'un ou 1 'autre devant être pré­cisé. Dans le système international, l'unité de mesure de la capacité est le joule (J) (note 3).

La puissance maximale équivaut au débit maximal ou quantité d'énergie susceptible d'être fournie par unité de temps.

L'unité de mesure est le watt ou le kcal!min ou encore le kilogramme -mètre/ min 1 watt = l joule par seconde = 0,01433 kcal/min = 6,12 kgm 1 min

L'endurance est définie par la faculté de maintenir le plus longtemps possi­ble un certain pourcentage de la puis­sance. La connaissance de la puis­sance maximale est donc nécessaire pour mesurer l'endurance d'un méta­bolisme. Toutefois, dès lors que la durée est judicieusement choisie, un exercice peut solliciter l'endurance d'un système sans qu'il soit indispen­sable d'en connaître la puissance.

L'inertie est le délai nécessaire afin que le système entre en jeu d'une manière prépondérante pour assurer l'essentiel de l'apport énergétique à 1 'exercice.

Enfin, il est de coutume d'utiliser la puissance maximale aérobie (PMA) pour déterminer l'intensité d'un exer­cice. Ainsi sont qualifiés de supra­maximaux, de maximaux ou d 'infra­maximaux les exercices dont les intensités sont respectivement supé­rieures , égales ou inférieures à la PMA.

Évaluation du potentiel anaé­robie alactique

Le processus anaérobie alactique per­met de fournir des exercices intenses de courtes durées . Il semble actuelle­ment bien admis que I'ATP et la CP constituent les sources énergétiques principales de ce type d'exercice. Selon .cette interprétation :

• sa capacité, qui dépend du total des réserves du phosphagène (ATP-CP), ne peut être évaluée que par analyses

(3) Cependant en physiologie on utilise plutôt la calorie et son multiple, la kilocalorie (kcal •) pour mesurer les quantités de chaleur libér~s ou consom-

Travaux et Recherches n o 7 1 Spécial Évaluation

biochimiques consécutives à la biop­sie musculaire; cependant, celle-ci n 'étant pas envisageable au cours de l 'exercice, un ensemble d'épreuves d'estimation de ce métabolisme est utilisé en laboratoire et sur le terrain;

• sa puissance serait atteinte à partir de 2 à 3 secondes et pourrait être maintenue jusqu'à la 7• et 8• seconde.

• son endurance est généralement appréciée par l'étude de la décrois­sance de sa puissance, par des épreu­ves dont la durée est prolongée jusqu 'à 15 à 20 secondes. Cette durée est d'autant plus courte que l 'inten­sité de l'épreuve est plus élevée. De plus, le métabolisme anaérobie étant sollicité durant cette période d'une manière de plus en plus prépondé­rante, il est très difficile d 'évaluer la part exacte qui revient à chacune de ces deux premières sources énergéti­ques.

• la capacité totale des réserves éner­gétiques anaérobies alactiques est très faible et dépend pour beaucoup du pourcentage de fibres à contraction rapide d 'un muscle et de son niveau d 'entraînement. Les chiffres les plus souvent cités se situent aux environs de 200 kcal!kg ou, exprimés en équi­valent de consommation d'oxygène ( l litre d '02 :::: 5 kcal), à 40 ml/kg d '02. La puissance dépend aussi des deux facteurs précédents. Chez le sédentaire, elle peut s'élever à 750 kcal.kg - 1.min - 1 (soit 150 ml kg - 1 min - 1) et, chez le sprinter de haut niveau et très entraîné, à 1000 k ca l.kg -1 .min-1 (so it 200 ml kg - 1.min- 1 ) , ce qui explique pourquoi le type d'exercice qu 'elle induit ne peut être que d 'une durée relativement courte.

Parmi les épreuves qui permettent d'apprécier la puissance et la capacité de cette source énergétique, il est pos­sible d ' opérer une classification entre les épreuves qui requièrent un maté­riel plus ou moins sophistiqué et qui ne sont donc accessibles qu 'aux cen­tres d'évaluation équipés, et les épreuves de « terrain », beaucoup plus accessibles à tous.

m~s lors des réactions énergétiques dans l'organisme. • kcal = 10' cal = 4,186 joules.

0 ÉVALUATION DE LA PU IS­SANCE

Épreuves de laboratoire

D'une manière générale, les deux ergomètres les plus classiquement uti­lisés dans les centres d 'évaluation sont 1 'ergocycle et les marches d 'esca­lier, les épreuves qu'ils induisent se limitant surtout à l'appréciation de la puissance explosive des membres inférieurs .

Épreuves d'Ayalon, Inbar et Bar-Or Cette épreuve consiste à exécuter le plus rapidement possible un coup de pédale unique contre une résistance standard sur une bicyclette ergomé­trique. Son freinage mécanique est assorti d'un chronomètre précis au Il lOO de seconde, intégré au péda­lier. Deux options peuvent être rete­nues: - avec une résistance absolue de 2,90 kg pour tous les sujets, - ou avec une résistance relative de 40 g par kilogramme de poids du corps de chaque sujet. Trois essais sont exécutés, c'est la moyenne qui compte. Elle est calcu­lée en kgm/ min ou en W pour la pre­mière option, et en kgm 1 min.kg - 1 ou W /kg pour la deuxième (note 4).

La population expérimentale qui per­mit aux auteurs de proposer les nor­mes préliminaires (tabl. 1) était com­posée de 15 sujets masculins non entraînés âgés de 19 à 21 ans . Malgré l' homogénéité de l 'âge, les résultats doivent être retenus avec réserves en attendant 1' évaluation d'une popula­tion quantitativement plus impor­tante. La fidélité du test est excellente puisqu' elle se situe à 0.92 pour le mode absolu, (2,90 kg pour tous), et à 0 .93 pour le mode relatif (40 g/ kg de poids du sujet). La corrélation entre les deux modes est aussi très éle­vée: 0.91, ce qui signifie que l'un ou l'autre des deux protocoles peut être choisi indifféremment.

Les auteurs ont montré aussi de bon­nes corrélations entre leur épreuve et celle de Margaria-Kalamen sur esca­lier : 0.78 avec le mode absolu et 0.75 avec le mode relatif (significatif à

(4) 1 kilogramme-mètre/ min = 0. 165 watt (1 W = 6. 12 kgm/min).

Physiologie : épreuves et mesures du potentiel anaérobie 85

0.01 ) ce qui indique que ces deux types d'épreuves semblent évaluer la même qualité physique.

Puissance (mode relatif) Poids kg

Kgm 1 min

Moyenne ... 2820.8 ± 507.6 71.9 ± 7.9

Erreur type 131.6 2.0

Tableau 1 - Valeurs normatives (n = 15 c! ) de l'épreuve d'évalua-ti on de la puissance explosive des

membres inférieurs, d' Ayalon et coll. (1974).

Épreuve de Margaria-Kalamen (fig . 3) Après une course d'élan de six mètres, ce test consiste à monter trois par trois et le plus rapidement possi­ble les marches d'un escalier équipé de deux cellules photo-électriques, situées à la troisième et à la neuvième marche.

La hauteur de chaque marche étant de 174 mm, et la durée du test con­nue, on calcule la puissance dévelop­pée en utilisant la formule :

p = p x d dans laquelle : t

P est la puissance (kg. m/s) p le poids (kg) d la hauteur entre la 3c et la 9e marche (1 ,05 rn) t la durée de l'épreuve (s). Exemple : pour un sujet pesant 75 kg et ayant réalisé l'épreuve en 49 centiè­mes de seconde, la puissance de ses membres inférieurs serait de : p 75 x 1.05 = 161 kg m/s

0.49

Hommes

p ~ 1

11_ 6mc trcs

Cl1rono (0.0 1 sec )

t .OSmel'<! Dr stance YCI !ICi! l(!

l

Figure 3 - Test de puissance de Margaria-Kalamen (D'après Fox et Mathew in.- Interval Training.- Paris : Vigot)

Margaria et coll. (1 966) et Kalamen (1 968) proposèrent un guide d 'appré­ciation de la puissance obtenue par cette épreuve selon l'âge et le sexe des sujets (ta bi. 2).

Autres épreuves D'autres épreuves utilisant le tapis roulant incliné à 10 Ofo (Dai-Monte et Léonardi, 1977) et la bicyclette ergo­métrique (Pirnay et Crielaard, 1979) ont permis à Lacour et coll. (1981) d'établir un tableau de synthèse fai­sant apparaître des délais d'atteinte de la puissance maximale et des durées de son maintien, sensiblement identiques (tabl. 3).

En revanche, malgré leur relative homogénéité, les puissances obtenues par Margaria se montrent les plus éle­vées.

Épreuves de terrain

D'une manière générale toutes les épreuves faisant intervenir une inten­sité exhaustive d'une durée inférieure à 7 secondes peuvent être imaginées. Nous retiendrons le test de détente verticale ou Sargent-test et les tests de vitesse gestuelle maximale.

Saut de Sargent modifié par Lewis et interprété par le nomogramme de Lewis. Le test consiste à mesurer la détente verticale d 'un sujet (fig. 4) compte tenu de son poids.

0 Matériel Une planche verticale de 2 rn graduée en cm à partir d'une hauteur située à 1,50 rn du sol et jusqu 'à un maxi­mum de 3,50 m. Pour éviter tout accident éventuel cette planche doit

Femmes

Classification Catégorie d'âge (années) Classification Catégorie d'âge (années)

15-20 20-30 30-40 40-50 Plus de 50 15-20 20-30 30-40 40-50 Plus de 50

Médiocre .. ... Moins Moins Moins Moins Moins Médiocre ..... Moins Moins Moins Moins Moins de 113•• de 106• • de 85** de 65** de 5o•• de n•• de 85** de 65*• de 5o•• de 38**

Passable ..... 113-149 106-139 85- 111 65-84 50-65 Passable ..... 92-120 85-111 65-84 50-65 38-48

Moyen . . . . ... 150-187 140-175 112- 140 85-105 66-82 Moyen ..... . . 121-151 112-140 85-105 66-82 49-61

Bon ... . ..... 188-224 176-210 141-168 106-125 83-98 Bon ......... 152-182 141 -168 106-125 83-98 62-75

Excellent ..... Plus Plus Plus Plus Plus Excellent .. ... Plus Plus Plus Plus Plus de 224 de 210 de 168 de 125 de 98 de 182 de 168 de 125 de 98 de 75

•• kg.m/s Tableau 2 - Guide d'interprétation des résultats obtenus proposé par Margaria et Kalamen .

D'après Kalamen J . : Measurement of maximum muscular power in man. Doctoral Dissertation, Ohio State University, 1968; et d'après Margaria R.P ., Aghemo et Rovelli E. : Measurement of muscular power (anaerobie) in man. J. Appl. Physiol., 1966, 21, 1662-1664.

86

être accrochée à 15 cm en avant de la verticale d'un mur.

0 Protocole Le sujet, de profil par rapport à la planche, place ses pointes de pieds sur une ligne située à 30 cm en avant de la projection verticale de la plan­che . Les extrémités des doigts sont passées à la craie. Le bras du côté du mur est levé en extension maximale, talons au sol, l'extrémité du majeur imprime une première marque (a) sur la planche. Sans prendre d'élan, de la position jambes fléchies, le sujet saute a ussi haut que possible. Le bras en extension imprime une nouvelle marque sur la planche (b). La détente verticale est la distance entre les deux marques extrêmes d (cm) = b - a.

Figure 4 - É preuve du saut vertical

0 Résultats La hauteur d'un saut n'est un indice de puissance que si l 'on tient compte du poids déplacé. En effet la puis­sance {P) étant égale au rapport du travail (T) par le temps (t), ce qui peut s'écrire :

p = .I. (1) t

et le travail étant le produit de ia force (F = poids du sujet) par la d is­tance (d = hauteur du saut)

T = F x D (2) l'équation (1) devient alors

p = F x d t

Comme il n'est apparemm ent pas tenu compte du temps, le saut verti­cal ne mesurerait en fait que le travail (T).

Travaux et Recherches no 71 Spécial Évaluation

Délai ct 'atteinte Durée de maintien Puissance Auteurs de l'épreuve de la puissance de la puissance max.

max (s) max (s) (watts. kg - 1)

Margaria et coll. 1,5 à 2 4 à 5 15

Ayalon et coll. (P. max. fourn ie 1,5 à 2 4à5 8,5 pendant 30 s)

Pirnay et Crielaard 2 à 3 4 10,1

Dal Monte et Léonardi 2à4 3 à 5 11,3

Tableau 3 - Caractéristiques de la production d'énergie lors des épreuves sollici-tant le débit maximal de puissance (Lacour et coll. 1981).

(Reproduit avec l'aimable autorisation des auteurs)

1.0

0.9

0.8

C7

06

05

0.3

0.2

mèuc 0 .1 ·

DISTANCE

200 190 180-170 160 150 140

130 -12()

110

100

90

80

70

60

50

40 '

30

k!J m i see.

l O

PUISSANCE

140

130

120

110

lOO

90

80

70

60

50

40

k1logram

>O POIDS

~OR MULE

D ES UNITES METRIQUES

!ky m/ sec.l

V 4.9lpo•dsl V D' l

o· St:o re du saut vcnu.al

Figure 5 - Nomogramme de Lewis pour déterminer la puissance anaérobie a lactique d'après le score du «saut vertical» et le poids du sujet

On peut aussi appliquer la formule :

P (kgm/s) = J4,9 x (poids en kg) x y{!= hauteur en rn

Exemple : Pour un sujet qui pèse 70 kg et dont le score à la détente verticale est de 55 cm :placer une règle joignant 70 kg sur la colonne de droite et 55 cm sur la colonne de gauche, et lire direc­tement sur la colonne centrale la puissance correspondante : ici 115 kgm/ s, ou, en appliquant la formule de Lewis :

P = ~9 x 70 xJ0,55 = l l4,9kgm/ s

Cependant, à cause de l 'accélération verticale qui est constante, il est pos­sible de calculer t. C 'est ce que fait le

nomogramme de Lewis (fig . 5) qui donne la puissance à partir de la hau­teur du sau t et du poids du sujet.

Physiologie: épreuves et mesures du potentiel anaérobie

Épreuve des JO bonds verticaux de Georgesco et coll. ( 1977) Dans ce test, il s'agit d'exécuter, pieds joints, 10 bonds verticaux suc­cessifs aussi haut que possible en réduisant au minimum le contact avec le sol entre deux bonds. La capacité maximale alactique se cal­cule à partir de la formule :

p x h x 1.5

dans laquelle : p = le poids du corps (kg), h = la hauteur moyenne des 10 bonds (en rn), t = la valeur moyenne du temps de contact avec le sol entre les 10 bonds, 1.5 = un coefficient, introduisant dans le calcul l'effort de freinage requis pendant la première partie de la reprise de contact avec le sol pour ralentir la chute suivant le bond pré­cédent.

Des normes ont été établies par les auteurs pour des populations non entraînées de garçons et de filles âgés de 7 à 21 ans.

Mesure de la puissance mécanique à partir d'une série de sauts verticaux (Bosco et coll., 1983 (23)*) Bien que la classification de cette épreuve s'avère difficile (utilisation d'un matériel réservé aux laboratoi­res bien équipés , mesure à la fois de la capacité alactique et de la puis­sance anaérobie lactique), comme elle procède du même principe que l'épreuve de Georgesco et coll. (1977), il semble opportun de présen-

* Les numéros entre ( ) renvoient à la biblio­graphie en fin d'artide.

Hommes

ter les deux épreuves à la suite 1 'une de l'autre. A partir de l'équation :

w = g'.Tf.60 4n(60 - Tf)

les auteurs mesurent la puissance mécanique totale : contraction + élasticité musculaire des membres inférieurs (W = watt/kg de poids corporel), au cours d'une épreuve consistant à réaliser le plus grand nombre possible de bonds verticaux (n) sur une plate-forme de force. Celle-ci permet d'enregistrer les durées cumulées pendant lesquelles les pieds du sujet évalué quittent le sol (Tf). g' représente la constante gravitationnelle des sauts verticaux, estimée à 9.81 m .s - 2. Comparés aux résultats obtenus par Ayalon, lnbar et Bar-Or (1974) et Margaria et coll. (1966), ceux de cette épreuve sont significativement plus élevés, traduisant, selon les auteurs, la prise en compte de la composante élastique qui entre en jeu dans les sauts successifs.

Autres épreuves de vitesse gestuelle spécifique Leur principe est simple : il s'agit de mesurer soit le nombre de gestes spé­cifiques réalisés, soit la distance par­courue pendant une durée très courte jamais supérieure à 10 secondes. On peut aussi tout simplement chro­nométrer des sprints sur courtes dis­tances.

0 Sprints de 30, 40 ou 45 rn départ lancé De bonnes corrélations ont été éta­blies entre les résultats de l'épreuve de Margaria-Kalamen et les distances

Classification Catégorie d'âge (années) Classification

15-20 20-30 30-40 40-50 Plus de 50 15-20

Médiocre . .... Plus Plus Plus Plus Plus Médiocre . . . . . Plus de 7, 1* de 7 ,8• de 9,o• de 10,8* de 13,0• de 9,1•

Passable . . . . . 7,1 -6,8 7,8-7,5 9,0-8,6 10,8-10,3 13,0-1 2,4 Passable .. ... 9,1-8,4

Bon . . . . . . . . . 6,7-6,5 7,4-7,1 8,5-8,1 10,2- 9,7 12,3-11,6 Bon ...... . . . 8,3-7,9

Excellent ... .. Moins Moins Moins Moins Moins Excellent ..... Moins de 6,5 de 7,1 de 8, 1 de 9,7 de 11,6 de 7,9

• = secondes

87

de courses précédentes (17) *, ce qui semble indiquer que l'ensemble de ces épreuves mesure la même dimen­sion métabolique (et/ou la même qualité musculaire).

Fox et Mathews présentent des nor­mes pour des sujets non entraînés de 15 à plus de 50 ans (ta bi. 4); de même, le service Évaluation INSEP a établi des normes et des barêmes pour sujets entraînés de 13 à 25 ans (note 5).

0 Le «push up» ou «pompe», le «sit-up» ou redressement assis et le lever latéral d'un des membres infé­rieurs (6).

Pour pouvoir apprécier la puissance alactique des trois parties principales du corps, membres supérieurs, tronc et membres inférieurs, dans ces tests on mesure aussi, soit le nombre de mouvements réalisés en 10 s, soit la durée nécessaire pour effectuer cor­rectement 10 de ces mouvements.

0 ÉVALUATION DE L'ENDURANCE

Par les épreuves p r écédentes, l'entraîneur peut être rapidement renseigné non seulement sur la puis­sance anaérobie alactique de ses ath­lètes, mais aussi sur la vitesse ges­tuelle spécifique exhaustive définie comme vitesse étalon. Grâce à l'étude de sa décroissance en fonction de l'allongement de la durée, il est possi­ble d'évaluer les limites des autres métabolismes. qu'utilisent

C'est ce principe certains auteurs

(5) Table de cotation de la valeur physique de spor­tifs de 13 à 25 ans .

Femmes

Catégorie d'âge (années)

20-30 30-40 40-50 Plus de 50

Plus Plus Plus Plus de 10,0* de 11 ,5* de 13,8* de 16,5*

10,0-9,2 11,5-10,6 13,8-1 2,7 16,5-15,2

9, 1-8,7 10,5-10,0 12,6-1 2,0 15,1-14,4

Moins Moins Moins Moins de 8,7 de 10,0 de 12,0 de 14,4

Tableau 4 - Guide d' interprétation pour les 45 mètres sprint avec 13 mètres d'élan

88

(2.3.5.6. 7 .10) pour déterminer notamment l 'endurance du processus anaérobie alactique .

Pour notre part, nous suggérons l'étude de la décroissance de la vitesse de course ou même de la nage jusqu'à 20 s, après avoir déterminé la vitesse étalon. Généralement, on observe chez les sujets non entraînés une pre­mière décroissance entre la 6• et la 9• seconde. Le rapport = Vitesse d'une course 10 s ~ x <20 s

vitesse étalon

donne d'utiles renseignements sur l'endurance du système. Plus ce rap­port tend vers 1, plus 1 'endurance est importante. Exemple : si un nageur parcourt un 25 rn en 12.81 s, (vitesse = 1.95 mis) alors que sa vitesse étalon chronomé­trée sur 10 rn de nage est de 2 mis (5 s pour parcourir 10 rn) son rap­port

Endurance est de = 1.95 = 0.975 Puissance 2.00

ce qui exprime que son endurance alactique est très bonne. L'évolution de ce rapport au décours d'une saison d'entraînement permet d'apprécier l'impact de l'entraînement sur l'endurance alactique. Cette même démarche peut être utilisée pour apprécier l'évolution de l'endurance des autres sources énergétiques.

0 LIMITES DE LA SIGNIFICATION DES ÉPREUVES «ALACTIQUES»

L'ensemble des tests précédents ne donne que des indications fondées sur la connaissance de la rapidité de l'utilisation et de 1 'épuisement des réserves du phosphagène. On peut en effet penser que ce sont les réserves d' ATP-CP immédiatement disponi­bles qui fournissent l'énergie utilisée par les contractions musculaires intenses de courte durée, mais aucune mesure directe n'en a apporté la preuve formelle.

Il faut noter d'autre part que les fac­teurs morphologiques peuvent ajou­ter à l'efficacité mécanique de la réponse à une épreuve; de même que l'efficacité du système neuro­musculaire et l 'élasticité du muscle peuvent influer sur les résultats.

Travaux et Recherches n ° 7 i Spécial Évaluation

Notons enfin que seule la puissance de «crête» du système ATP-CP est appréciée par les différentes épreuves standardisées, mais aucun renseigne­ment n'est fourni sur la quantité totale des réserves disponibles. Il est vrai que les frontières entre deux métabolismes n'existent que théori­quement. Dans un exercice de 20 à 30 secondes il est en effet très difficile de connaître avec précision la part de 1 'énergie assurée respectivement par les phosphagènes et la glycolyse anaé­robie. C'est pourquoi l 'évaluation de la capacité de ces deux métabolismes est toujours matière à controverse.

Évaluation du potentiel anaé­robie lactique

Dès lors qu'une partie des réserves en phosphagène (environ 50 O!o) est utili­sée, et que l'apport d'oxygène aux fibres actives est insuffisant (début d'exercice et exercices supra­maximaux), la contraction muscu­laire est énergétiquement alimentée par la dégradation (ou catabolisme) du glycogène.

Le catabolisme d'une molécule de glycogène libère trois molécules d'ATP mais s'accompagne d'une production de deux molécules de lac­tate.

L'évaluation de la glycolyse anaéro­bie s'avère très complexe car, des deux témoins dont nous disposons classiquement, l'un, la dette d'oxy­gène ne correspond pas uniquement à la capacité anaérobie lactique, l 'autre, le taux de lactate sanguin est, comme toute concentration plasmati­que, le résultat d'une production cel­lulaire et d'une utilisation organique, ce qui ne permet pas de savoir avec précision ce qui, en fait, est mesuré.

La mesure de la capacité du métabo­lisme anaérobie lactique doit donc toujours être relativisée. Tout au plus, lactatémie plasmatique et dette d'oxygène permettent des approxi­mations souvent utilisées pour mettre en évidence la spécificité métabolique d'un exercice et pour contrôler, chez le même athlète, les effets de l'entraî­nement au cours d'une saison spor­tive.

0 MESURE DES CONCENTRA TI ONS DU LACTATE PLASMATIQUE

0 Technique

100 microlitres de sang artérialisé sont prélevés au niveau de l'extrémité de l'index ou du lobe de l'oreille préalablement vasodilaté par une pommade révulsive. Le sang est immédiatement déprotéinisé à froid par de l'acide perchlorique et, après centrifugation, le surnageant est mis à incuber pendant une heure à 25° C avec les substances qui permettent le dosage du lactate. Ce dernier est effectué par méthode enzymatique, dont le principe est le suivant :

0 Principe

La lactico-deshydrogénase (LDH) catalyse la réaction d'oxydation du lactate en pyruvate par le nicothia­mide adénine dinucléotide (NAD)

Lactate + NAD+ ~ pyruvate + -NADH+H+ (1).

Pour orienter la réaction dans le sens d'une oxydation complète du lactate en pyruvate, on la couple avec une autre réaction qui requiert la pré­sence en excès de L glutamate et de l'enzyme glutamate pyruvate transa­minase (GPT).

Pyruvate + L glutamate .... L. ala­nine + a cetoglutarate. Par spectro­photométrie, la densité optique du

. complexe est ensuite comparée à une solution blanche et une solution éta­lon puis, à partir de l'application de la loi de Lambert-Beer et par un cal­cul (voir «encadré>)), on obtient les

-concentrations (exprimées en mmolesil) du lactate plasmatique.

0 Résultats Couplée à d 'autres paramètres à caractère soit physiologique comme la fréquence cardiaque, la consom­mation d'oxygène, soit i et physique comme la vitesse de course ou de nage, le pourcentage de pente d'un tapis roulant et la durée d'un exercice (fig. 6), la lactatémie peut donner un reflet de la participation de la glycolyse anaérobie au cours ou à l'issue d'un exercice.

Elle permet de déterminer : - la zone de transition à partir de laquelle le lactate commence à

Physiologie: épreuves et mesures du potentiel anaérobie 89

s'accumuler dans l'organisme, mar­quant pour certains auteurs la limite aérobie-anaérobie ou plancher du début d'accumulation lactique. Pour ce faire, on étudie la lactatémie en fonction d 'une intensité (vitesse ou puissance) de travail progressivement croissante au cours d'une épreuve à paliers standardisés. Cette zone se situerait d'après Keul (15) entre 2 et 4 mmoles 1- 1.

-le plafond d'accumulation lacti­que ou quantité maximale pouvant s'accumuler dans l 'organisme, qui indique la limite anaérobie supporta­ble par le sujet. On peut obtenir ce résultat, soit à l'issue d'un exercice épuisant de 3 minutes, soit par l'ité­ration toutes les 3 ou 4 min, d'un exercice épuisant d'une durée de l à 2 min. Les valeurs extrêmes quelque­fois enregistrées avoisinent 30 mmol.kg - 1 et 25 mmol. J- 1 respecti­vement pour le muscle et le sang (note 6). Il est à remarquer à ce pro­pos que les concentrations plasmati­ques ne donnent qu 'un reflet incom­plet de la production réelle du lactate cellulaire (fig. 7). Cependant, pour un même sujet participant à la même épreuve à plusieurs moments d'une saison sportive, la lactatémie peut correctement renseigner sur l'impact de l'entraînement sur le métabolisme sollicité.

0 MESURE DE LA DETTE MAXIMALE D'OXYGÈNE

Dès que l'apport d'oxygène à la cel­lule est débordé (début d'exercice et exercice supra-maximal), l 'organisme utilise ses propres réserves (phospha­gène et glycogène) et contracte en conséquence un déficit provisoire, qu'il remboursera dès la fin du tra­vail musculaire (fig . 8). Connaissant les quantités d'oxygène qui corres­pondent : - à la reconstitution des réserves· d'oxygène (cellulaires et sanguines) de l'organisme : environ l litre - à celle du phosphagène : environ 1,5 1,

(6) Une mole de lactate pèse 90 g; comme la produc­tion de 1 g de lactate équivaut d'après Margaria et coll. (1971) à la consommation de 50 ml d'02 ou 250 cal, il est donc possible de calculer la capacité énergé­tique du processus anaérobie lactique = 30 mmol/kg = 135 ml d'02/ kg = 33,75 kea! 1/ kg de muscle.

Photo 1 -Micro-prélèvement sanguin au lobe de l'oreille préalablement vasodilaté

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0 50 100

~ 8 N

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~

8 N

150 200 250 300 350 400 0

Puissance développée (watts)

Figure 6 - Évolution de la lactatémie et du V02 en fonction de l'augmentation de la puissance de l'exercice

(La partie hachurée représente la limite théorique à partir de laquelle le lactate s'accumule, ou zone de transitio n aérobie-anaérobie)

90

- à 1 'augmentation de la sollicita­tion des muscles ventilatoires et car­diaque et à l 'élévation de la ther­molyse : environ 1,5 1.

On peut indiquer que 4 litres d'oxy­gène environ seraient nécessaires pour rembo urser la «dette alactique», le supplément constitue­rait alors la «dette lactique ».

0 Mesure On mesure d'abord la consommation d'oxygène au repos complet (V02 de repos) puis, après un échauffement musculaire standardisé (50 à 60 OJo de PMA pendant 5 à 8 min), on propose à l'évalué une épreuve supramaxi­male de 2 à 3 minutes d'une puis­sance correspondant à 130 OJo de la PMA (note 7) qui l'amène à l'épuise­ment. Dès l 'arrêt de l'exercice, alors que le sujet est au repos complet, pendant 30 minutes à 1 heure les gaz expirés "sont recueillis dans des sacs de Douglas.

0 Calcul On calcule alors la totalité de l 'oxy­gène consommé (V02 de récupéra­tion). La «dette lourde d'oxygène» correspond à la différence : vo2 de récupération moins vo2 de repos; la dette lactique à celle de : dette lourde d'oxygène moins dette alactique soit environ 4 l d'02.

Exemple du calcul de la dette lactique pour une dette lourde de 12 1 d'oxy­gène. vo2 de récupération - vo2 de repos = 12 1 d '02 (dette lourde), dette lourde (12 1) - dette alactique (4 l d'Oû = 8 l d'02. 8litres d'oxygène sont donc nécessai­res pour métaboliser l'acide lactique. produit. Ils correspondent à la dette lactique. A partir des travaux de Krebs (1964) qui montrèrent que 22,4 l d'02 peu­vent assurer le métabolisme d'envi­ron 180 g d'acide lactique, la produc­tion de cet acide peut être estimée : environ 64 g dans notre exemple. Comme selon Margaria (1971) la pro­duction de 1 g de lactate équivaut à la consommation de 50 ml d '02, 64 g équivalent à 3,2 litres d '02 con­sommé seulement.

(7) Les durées et les puissances dépendent du niveau d'entraînement et de spécialisation du sujet.

Travaux et Recherches n o 7 1 Spécial Évaluation

ta loi de u;,mbert-~ perme~ solution à partir de ta !formul~ :

! = log~1ins)aqÏ~ÎÎ ·; '"r!~:~ ,,,'j::~:r, ;'::·~·0'}}1;;~;- .. .. lo représentè l'lntensii~ de la lumière incidente et ll'int:e:ffsîté de ~))!\Utltièrcf transmise .-;= -B-

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... ... ... 1 2000 1 \ 1 \

1 1 \ 1 \ 1 \ 1 \ 1

1800 1 \

1600 1 1 1

1400 1 1

1200 1 1 1 ... ...

1000

800

600

400

200

1 min 5 min 5 5

Figure 7 - Évolution du lactate musculaire ( 4) par rapport au lactate plasmatique (•) au cours d'un exercice intermittent comprenant des séquences de travail épuisant

de 1 min et des séquences de repos de 5 min Le lactate muscula ire atteint chaque fois des concentrations maximales qui semblent être le fac­teur limitant de l'exercice, a lors que le lactate plasmatique continue de diffuser dans les diffé­

rents «espaces lactiques)) de l'organisme.

Comme le font remarquer Lacour et coll. (1981), il en résulte que la dette lactique que doit payer l 'organisme apparaît deux fois plus élevée que le déficit contracté au cours de l 'exer­cice. A l'issue d'un exercice amenant le sujet à l'épuisement entre deux et trois minutes (puissance de l'exercice comprise entre 120 et 130 OJo de

PMA), le déficit correspond à la capacité anaérobie lactique.

0 Résultats Les résultats ne peuvent être qu'une suite d'approximations théoriques, car la valeur de la dette alactique, de même que le pourcentage de partici­pation aérobie en début d'exercice,

Physiologie: épreuves et mesures du potentiel anaérobie

N

0 2 'o z 0 i= <{ 1 ~ ~ 0 en z 0 u

1 delle <f oxygene' 1

recuperalron mel~boltsm,• dt• !l.bt'

4 5

TEMPS (min)

Figure 8 - Interprétation d'après Margaria (1933) du remboursement post exercice du déficit en 0 2 contracté au cours de l'exercice

varient d 'un individu à l 'autre. La dette lactique ne peut donc être utili­sée que pour comparer les résultats· d'un même sujet au décours d'une saison sportive.

Cependant, les valeurs les plus éle­vées ont été relevées chez les athlètes spécialisés dans les épreuves de 1 à 2 minutes de durée. Elle est beaucoup plus faible chez le sujet jeune et décroît avec l'âge. Les valeurs moyennes sont de 4 à 5 litres chez les jeunes sujets de 14 -15 ans, de 8 à 9 litres chez 1 'adulte jeune sédentaire et supérieures à 20 litres chez les athlè­tes spécialisés.

Pour éviter les prélèvements sanguins et gazeux que nécessitent la lactaté­mie et la dette d'02, plusieurs épreu­ves de laboratoire et de terrain peu­vent être proposées. Toutes procè­dent de la décroissance de la puis­sance alactique ou vitesse gestuelle étalon précédemment étudiée.

0 ÉVALUATION DE LA PUISSANCE

La puissance de la glycolyse anaéro­bie est mise en jeu par des exercices supra-maximaux amenant le sujet à l'épuisement au bout de 30 à 50 s. La puissance maximale est généralement obtenue entre 30 et 40 s. Ce sont ces principes qui ont présidé à l'élabora­tion d'épreuves de laboratoire néces­sitant un matériel spécial , et d'épreu­ves de terrain, les deux ayant pour point commun la faiblesse de leur validité.

Épreuves de «laboratoire»

Épreuve pour les membres inférieurs d'Ayalon et coll. (1974). 0 Principe Cette épreuve consiste à accomplir sur un cycloergomètre le plus grand nombre de révolutions en 30 s contre une résistance supra-maximale stan­dard établie en fonction du poids cor­porel (40 g/kg de poids). On admet que le type d'effort requis soit limité principalement par la glycolyse anaé­robie. La puissance obtenue expri­mée en kgm/ min correspond à la puissance moyenne mesurée pour 30 s.

L'endurance lactique et la puissance alactique peuvent aussi être évaluées. La première correspond au nombre maximal de révolutions en 30 s, ou travail total (exprimé en kgm), réalisé en 30 s . La seconde, à la puissance maximale enregistrée pendant la frac­tion de 5 s la plus rapide des 30 s . Elle s'exprime en kgm/ min.

0 Protocole Après un échauffement et un repos de 1 min, le signal de départ est donné. Il s'agit d 'un départ lancé. Au signal, le sujet commence à pédaler le plus vite possible sans aucune résis­tance et, dans les 4 s, celle-ci est aug­mentée à 40 g par kg de poids. C'est à partir de ce moment que l 'épreuve commence réellement (compte-tours à zéro et départ du chronomètre pour la période de 30 s). Il faut alors noter le nombre de révolutions réalisées toutes les 5 s; faire le décompte à voix haute et encourager le sujet.

91

0 Matériel Les auteurs utilisent l'ergocycle de Fleish dont chaque révolution corres­pond à une distance théorique de 10 rn. Pour les évaluateurs qui utili­sent l'ergocycle Monark (6 rn par révolution), il convient d'augmenter la résistance à 66,67 g/kg de poids pour travailler à une puissance équi­valente.

0 Résultats La population étudiante comprenait 15 sujets masculins non entraînés, âgés de 19 à 21 ans. La fidélité, donc la reproductibilité de 1 'épreuve, est excellente (r = 0.91) et les premières normes obtenues par les auteurs sont présentées aux tableaux 5 et 6.

Puissance moyenne n = 15 sur 30 s Poids

ô (kgm/ min)

Moyenne 3607.3 ± 240.7 71.9 ± 7.9

Erreur type dela 60.5 2.0 moyenne

Tableau 5 - Premières normes de la puissance anaérobie lactique des

membres inférieurs, obtenues par Ayalon et coll . (1974).

Lors de travaux complémentaires, Bar-Or et lnbar (1978) ont établi d'intéressantes corrélations entre trois courses (40, 300 et 600 rn) et, respectivement, la puissance maxi­male et l'endurance anaérobie lacti­que (tabl. 6).

Épreuve d'évaluation de la puissance lactique des membres supérieurs d'Ayalon et coll. (1974) 0 Principe Le protocole et le principe de cette épreuve sont identiques au précédent, à l'exception toutefois : - de la technique du pédalage qui est effectué avec les membres supé­rieurs, le sujet étant assis en position stable, sur une selle dont la hauteur a été fixée de façon à ce que l'axe du pédalier se situe au niveau des épau­les de l' évalué, - et de la puissance du pédalage, fixée à 30 g par kg de poids corporel pour un cycloergomètre de Fleish, et à 50 g pour la bicyclette ergométri­que Monark.

92

0 Résultats Les sujets de l 'expérimentation étaient les mêmes que ceux de l'épreuve avec les membres infé­rieu rs . La fidélité élevée (r = 0.93) de cette épreuve indique sa tr ès bonne reproductibilité. Les premières nor­mes obtenues par les auteurs sont résumées dans le tableau 7.

Épreuves de «terrain ))

La glycolyse anaérobie permet de fournir un travail supramaximal qui, selon son intensité, peut être pour­suivi entre 30 s (puissance) et 3 min (capacité). Dans les deux cas, c'est la trop forte acidose musculaire qui blo­que la contraction. L'évaluation de la puissance suggère d'utiliser des épreuves supramaximales de durées incluses entre 30 et 50 s ; celle de la capacité utilisera préférentiellement des épreuves de durées comprises entre 2 et 3 min. Le travail fourni ne doit pas être limité par des problèmes d'apprentissage, d'où le choix d'exer­cices de réalisation simple ou faisant par tie de la technique habituelle des sujets considérés.

La même épreuve, assortie de durées variables , peut donc être retenue; la totalité d u travail réalisé, 1 ' intensité maximale et la décroissance de cette

Travaux et Recherches n o 71 Spécial Évaluation

intensité peuvent respectivement ren­seigner sur la capacité, la puissance et l'endurance du système; c ' est pour­quoi, bien que n 'entrant pas dans la logique de la chronologie de cette étude , nous les envisageons ensemble dans le chapitre ci-dessous .

Épreuves de course à pied Les prises de performances chrono­métrées sur les distances su ivantes peuvent ut ilement renseigner sur les caractéristiques du processus anaéro­bie lactique. Selon l ' âge, le sexe et le niveau d'entraînement des sujets : capacité ent re 600 et 800 rn; puis­sance entre 200 et 300 rn; endurance : d istances intermédiaires courues entre 94 et 98 OJo de la puissance : 300, 400 ou 500 m ...

Épreuves de nage Elles dépendent de l'âge, du sexe, du niveau technique et d 'entraînement du sujet et bien sûr du style de nage retenu (tabl. 8).

Épreuve sur bicyclette Les mêmes conditions évoquées pour les épreuves précéden tes sont aussi valables ici. La capacité lactique peut s 'apprécier par la d istance de 2 km parcourue à vitesse maximale et la pu issance par un 800 m .

Remarque : comme pour les résultats ob tenus par l'évaluat ion du potentiel anaérobie alactique, nous suggérons d ' étudier l'évo lution du rapport

vitesse de l' épreuve vitesse étalon

pour mieux apprécier puissance, capacité et endurance du système lac­t ique au cours d'une saison sportive.

Épreuve du 500 m de Lémon 0 Protocole : sur une piste étalonnée de 50 en 50 rn , courir un 500 rn à la vitesse la plus élevée possible . Chro­nométrer le deuxième et le dernier 50 m . On calcHle alor s la différence entre les deux performances chronométri­ques enregistrées et on multiplie le score obtenu par 10. L ' objectif est d ' obtenir le r ésu ltat le p lus faible possible. On admet qu ' une forte décroissance de la vitesse ent re les deux 50 rn est liée à une importante accumulat ion lactique au niveau des muscles acti fs , ce qui constituerait la limite anaérobie lactique du sujet.

Exemple : si un sujet court le deuxième 50 rn en 6 .9 s et le dernier en 7 .8 s son score sera it : 7.8 - 6. 9 = 0.9 x 10 = 9 points.

L'évolution de ce score au cours d'une saison sportive (à la condition

Distances (m) --- - --·-r--- ,.-------- --

n = 35 Distance de course Endurance: 12.0 ± 1.7 ans 40 m 300 rn 600 rn

Puissance maximale Puissance moyenne AN Lactique sur 30 révolutions 0.84 0.85 0.76

Nbre maximum de 0.70 0. 83 révolutions sur 30 s 0.76

Tableau 6 - Corrélations entre caractéristiques anaérobies lactiques et trois distances de course

(Bar-Or et In bar, 1978)

J Puissance moyenne Poids

n = 15 sur 30 s kgm/ min kg

Moyenne + écart type 1854.5 ± 181.7 71.9 ± 7.9 Erreur type 46.9 2.0

Tableau 7 - Normes préliminaires de l'épreuve d 'éva-luation de la puissance lactique des membres supérieurs,

d 'Ayalon et coll . (1974)

Capacité Puissance distances intermédiaires puissance · capacité

Crawl 250 50 à 75 100 . 150 . 200 ... Papillon 200 50 100 . 125 . 150 .. . Dos 200 50 100 - 125- 150 ... Brasse 175 - 200 40 à 50 75 - 100- 150 ...

Tableau 8 - Distances proposées aux nageurs spécialisés et entraînés pour évaluer leurs caractéristiques spécifiques

anaérobies lactiques

watts kgm/ min rotations/ min K •

Homme 400 2 400 124- 128 3.2

Femme 350 2 100 104 - 108 3.3

• Cycloergomètre Monark à 6 m par révolution de pédalier.

Tableau 9 - Protocole requis par l'épreuve de De Bruyn - Prévost (1 975)

Physiologie : épreuves et mesures du potentiel anaérobie

que l'évalué joue bien le jeu chaque fois) permet d'apprécier les effets de l'entraînement. Selon ces mêmes principes, la puis­sance et la capacité de la glycolyse anaérobie peuvent être appréciées par groupes musculaires (nombre de « pompes», «d'abdominaux>>, de levers latéraux d'un membre infé­rieur ... ) (note 8) ou par la répétition de gestes spécifiques d ' une activité sportive donnée .

0 ÉV ALVA TION DE L 'ENDURANCE

En ce qui concerne le potentiel anaé­robie lactique , il est difficile de disso­cier clairement l 'endurance de la capacité du processus . En effet, dans les deux cas, !'«intensité>> requise est t rès voisine de celle de la puissance ; il n 'y" a donc pas lieu de les différencier.

Épreuve de De Bruyn-Prévost (1975) L'objectif de cette épreuve est de mesurer le travail lactique total.

0 Principe Mesurer la durée maximale pendant laquelle un sujet est capable de péda­ler sur un ergocyle à une puissance standard (rythme + freinage) établie en fonction du sexe, et prendre les pulsations cardiaques en f in d'épreuve pendant 3 minutes.

0 Protocole Le matériel , nécessaire pour réaliser cette épreuve, comprend un cycloer­gomètre à freinage mécanique ou électro-magnétique, un métronome et un indicateur de vitesse, un compte-tours cumulatif solida ire du péda lier et un chronomètre. Après échauffement et ajustage de la hau­teur de la selle, l'intensité de l'exer­cice est fixée à 400 W pour les hom­mes et à 350 pour les femmes, pour

un rythme de pédalage fixé respecti­vement entre 124 et 128 et entre 104 et 108 rotations par minute (tabl. 9) .

Au cours de l'épreuve, il faut enregis­trer : 1 - La durée nécessaire (en secon­des) pour atteindre le rythme cible.

2 - La durée totale pendant laquelle le sujet a maintenu le rythme cible.

Après l'arrêt de l'épreuve, pendant la récupération, enregistrer le nombre de pulsations par séquence de 15 s situées à 1, 2 et 3 min .

0 Calcul Après avoir enregistré les données de l'épreuve : puissance ·cible (watts), rotations/ min cible, rotations/ m in réelles moyennes , nombre total de rotations, le travail total (J) , les fré­quences cardiaques à 1, 2 et 3 min (b / min), on calcule l' indice 1 : (1 = Durée totale de l'épreuve 1 délai initial x (FC1 + FC2 + FCJ) et 1 'indice II (Il = Durée totale de l'épreuve 1 délai initial).

De Bruyn et Prévost en ont établi les normes préliminaires, présentées dans le tableau 10, avec une popula­tion totale de 12 sujets = 6 jeunes fi l­les + 6 jeunes gens . De plus, ces auteurs ont calculé le niveau de corré­lation des deux indices avec la con­centration de lactate mesurée à l ' issue de l'épreuve et les performances réa­lisées sur 100, 200 rn et en cross­country (tabl. 11).

Ces corrélations établies avec une population très limitée (r significatif à 0.01 et 0 .001 pour des valeurs res­pectives ;;?!:0.66 et O. 78), font apparaî­tre des niveaux de liaison assez diffé­rents avec les garçons et les filles, et certaines incohérences notamment avec l ' indice II et le 100 rn chez les jeu nes filles.

n = 12 Indice 1 Indice II Délai (s)

Durée (s) Lactate (6~ . 6?) totale ~ ?

Homme 11.2 ± 4.4 4.58 ± 2.0 Il ± 2.8 46 ± 9.9 Femme 8.9 ± 3.4 3.5 ± 1.4 11.6 ± 2.8 38.5 ± 5.4

Délai 0.69 0.64 Durée 0.65 0.67 Indice I 0.69 0.76

Tableau 10 - Résu ltats préliminaires obtenus par De Indice II 0.64 0.71

Bruyn et Prévost (1975) avec 12 étudiants en éducatio n

93

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100 rn 200 rn Cross

~ ? ~ ? ~ ? 0.32 0.41 0.70 0.04 0.74 0.66 0.57 0.59 0.92 0.28 0.70 0.84 0.47 0.54 0.75 0.23 0.84 0.86 0.49 0.2 1 0.84 0.26 0.69 0.87

physique âgés de 19 à 22 ans. Tableau Il - N iveaux de corrélatio n obtenus en tre l'épreuve

(8) Ces épreuves ont été abordées dans le chapitre Évaluation de la capacité anaérobie alactique.

de De Bruyn-Prévost et le lactate plasmatique produit, le

100 rn , le 200 rn et le cross-country (r significatif à 0.01 et 0.001 pour des valeurs ~ 0.66 et 0.78)

94

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Travaux et Recherches n o 7 1 Spécial Évaluation

Limites de signification des mesures et épreuves anaérobies lactiques

Nous avons déjà indiqué les limites de la lactatémie et de la dette d 'oxy­gène. La molécule de lactate diffuse inéga­lement dans les différents comparti­ments liquidiens de l'organisme à partir desquels son devenir est multi­ple : on sait que, même au cours de l'exercice, une certaine quantité peut être retransformée en glycogène (cel­lules hépatiques et musculaires), une autre totalement oxydée (cellules myocardiques et musculaires) ou/et encore transaminée en alanine, enfin une petite quantité serait éliminée par la sueur.

La quantité qui demeure dans le sang n'est donc que le reflet indirect et imparfait de la production cellulaire réelle. Elle-même dépend des caracté­ristiques musculaires et du niveau d'entraînement du sujet. Autrement dit, la lactatémie n'est qu'un moyen peu précis d'évaluation de la capacité anaérobie alactique (figure 7).

La dette d 'oxygène «lactique » ne peut être calculée que grâce à une série d'approximations qui, de plus, sont très variables d'un individu à 1 'autre ! En effet, il est difficile de déterminer la part de la dette «lourde » due aux métabolismes aJac­tique et aérobie et celle à distribuer à la dette lactique, sans connaître la nature des fibres musculaires sollici­tées et la valeur de la consommation maximale d'oxygène du sujet.

Cet ensemble de raisons doit inciter à conserver à l'égard de leur interpréta­tion les réserves de rigueur. Les difficultés d'interprétation des résultats inhérentes aux épreuves indirec tes d'évaluation de la

glycolyse anaérobie sont souvent induites par ce qui constitue leurs limites implicites. Elles peuvent être d'ordre :

- psychologique car les sujets non motivés ne vont pas jusqu 'au bout de leurs possibilités ;

- physiologique, la consommation maximale d'oxygène jouant un rôle d'autant plus important que la durée de l 'exercice se si tue au-delà de 30 s (à des intensités supramaximales, 90 à 95 % de la consommation maxi­male d'oxygène peuvent être sollicités dès la première minute). Inverse­ment, plus la durée de l'épreuve est courte, plus intervient la capacité alactique; - et enfin biomécanique, car les rap­ports segmentaires, la taille et le poids du sujet, de même que l'apprentissage technique de certai­nes tâches complexes, peuvent inflé­chir les résultats et les rendent diffici­lement comparables d'un individu à l'autre.

Bien que les résultats de ces épreuves soient entachés d'une certaine impré­cision, ils permettent néanmoins de donner d'assez bonnes indications individuelles. Répétés à intervalles réguliers, ils peuvent apprécier l'impact d'un programme d 'entraîne­ment sur le métabolisme anaérobie lactique principalement sollicité dans toutes les activités physiques et spor­tives d'une durée comprise entre 30 s et 3 min.

Toutefois et enfin, la passation de ces épreuves, qui requièrent un effort violent, ne devrait être envisagée que pour les sportifs et être proscrite aux enfants et aux personnes sédentaires et plus âgées. Le meilleur indicateur de l'aptitude énergétique étant pour ces dernières la valeur de leur poten­tiel aérobie.

liS IPRIUVIS DlffDRT IN PHYSIDlOGII EPREUVES ET MESURES DU POTENTIEL AERDBIE

..... . . · Ph. O. Département d'Éduèation Physique

Université de Montréal

Jean-FranÇois MARINI .... . Prote$seur

Prograriittfi~ ;y~luatio,n ,, ····· MtssitiriRècherche.

. . INSEP

L'auteur n'a pas voulu interrompre le fil de l'article par l'introduction de références bibliographiques. Le lecteur voudra bien se reporter en fin d 'article pour trouver une bibliographie complète.

Dans de nombreuses activités physi­ques et disciplines sportives, la rela­tion existant entre la performance de longue durée et la consommation maximale d'oxygène (ou vo2 max) est un fait bien établi. Un V02 max élevé favorise non seulement la per­formance de longue durée mais, en permettant des charges d 'entraîne­ment plus importantes, peut indirec­tement favoriser aussi la qualité de toutes les autres performances. De même un bon transport et une bonne utilisation cellulaire de 1 'oxygène jouent un rôle très important dans la récupération post-exercice, et est un gage d'une bonne capacité physique générale non seulement du sportif, mais aussi de l'enfant et de l'adulte non compétiteur.

Enfin, dans la plupart des recherches portant sur les effets physiologiques de l'exercice ou de l'entraînement, l'augmentation de la consommation maximale d'oxygène constitue un des critères objectifs souvent retenu pour apprécier l'amélioration de la condi­tion physique. Pour l'ensemble de ces raisons, la mesure directe ou l'esti­mation du vo2 max devrait normale­ment faire partie de toute bonne bat­terie d'épreuves d'évaluation de la capacité physique générale ou spécifi­que des sujets jeunes ou plus âgés, sédentaires ou sportifs.

Définition du V02 max

Nous savons que l'homme ne peut être trop longtemps privé d'oxygène. La sollicitation de ses réserves éner­gétiques en condition d'anaérobiose ne constitue qu'une étape de transi­tion qui répond à des procédures

96

d 'urgence. Dès lors qu'un exercice d'intensité exhaustive se prolonge au­delà de deux ou trois minutes, ce sont les processus oxydatifs qui permet­tent l'essentiel de l'approvisionne­ment énergétique. Ils s 'accompa­gnent d 'une baisse de l'intensité de l'exercice qui correspond aux valeurs limites des possibilités : - de transport par le système cardia­vasculaire, - d'utilisation par les cellules mus­culaires ahives de l'oxygène véhiculé. Les deux facteurs ci-dessus condi­tionnent la consommation maximale d 'oxygène.

Cette valeur limite peut être atteinte d'une manière diamétralement oppo­sée en commençant un exercice à une intensité faible que l'on augmente progressivement par paliers. Dans ces conditions, la consommation d 'oxy­gène augmente simultanément et linéairement pour assurer l'énergie supplémentaire requise, jusqu 'au moment où à chaque nouveau palier, ne corresponde plus une augmenta­tion de la consommation d'oxygène (fig. 1). On dit alors que le sujet a atteint sa consommation maximale d'oxygène (ou vo2 max). C'est ce type d'épreuve physique qui est géné­ralement utilisé pour obtenir la puis­sance maximale aérobie (ou PMA) d'un sujet dans des conditions expéri­mentales contrôlées.

Se référant à la mesure de la consom­mation maximale d'oxygène, nous avons utilisé, jusque là, les symboles V02 max et PMA. Le V02 exprime le volume (V) d'oxygène (02) con­sommé par minute (le point · sur le V). La PMA est la puissance à laquelle le vo2 max est atteint.

Selon l 'objectif, le niveau de préci­sion requis et l'âge des sujets aux­quels elle s'adresse, l'évaluation du V02 max peut se faire par mesures directes ou mesures indirectes. Dans ce deuxième cas, il s'agit plus d'une estimation à partir de mesures que d' une mesure proprement dite.

L'estimation du V02 max utilise la rela tion linéaire qui existe entre les

(1) Voir anicle précédent : CAZOR LA (G.), LÉGER (L.), MARINI (J.F.). · Épreuves et mesures du potentiel anaérobie.

Travaux et Recherches n o 7 1 Spécial Évaluation

"';" 80 c: e y = 3.335 x . 3.15 ...

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e

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ENERGIE REQUISE

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0 l) 10 ll) 20

VITESSE, km/h Figure 1 -Consommation d'oxygène en fonction de la vitesse de course (Margaria et coll. , 1963) : la consommation d'oxygène augmente jusqu'à ce que l'organisme atteigne ses limites, c'est-à-dire 50 ml.kg- l.min - 1 ou 14 km/ h pour cet individu type. Au-delà de 14 km/ h,

l'énergie requise additionnelle provient des sources anaérobies

fréquences cardiaques, les différentes intensités d'exercice et les vo2 infra­maximaux (inférieurs à vo2 max (1) correspondant).

Les expressions : stamina, capacité fonctionnelle de travail (PWC pour «physical working capacity» où W signifie travail par unité de temps), capacité cardiorespiratoire, ou car­diovasculaire, organique, oxydative, sont aussi couramment utilisées en relation avec la capacité aérobie.

Ces mêmes qualificatifs sont précisés en adjoignant les termes puissance et endurance. Enfin, certains préconi­sent l'expression endurance intégrale pour signifier l'endurance aérobie. Pour éviter toute ambiguïté, nous nous en tiendrons dans ce texte aux notions de V02max ou PMA pour désigner respectivement la consom­mation maximale d 'oxygène et la puissance à laquelle elle est atteinte.

Unités d'écriture du V02 max et de la PMA

Plus un sujet est grand et de poids important, plus sa consommation maximale d'oxygène est normale­ment élevée. Ceci n'est pas surpre­nant dès lors qu'une plus grande masse musculaire consomme plus d'oxygène, ce qui ne constitue pas,

pour autant, un indicateur suffisant de sa capacité physique. Pour mieux apprécier cette dernière, il serait en effet indispensable de ramener le volume d'oxygène consommé au poids de la masse musculaire ou, à défaut, comme le proposent les physiologistes, au kilogramme de poids corporel. Les unités de mesure peuvent donc s'exprimer différemment, soit en valeur brute ou litre par minute (l.min - 1 ), soit en valeur relative, c'est-à-dire par millilitre par minute et par kilogramme de poids corporel (ml. kg - I.min - 1). La valeur relative peut aussi s'écrire : ml.kg - 1 min - I, (ml/kg) 1 min, ml 1 (kg x min), alors que ml/kg / min est incorrecte, cette dernière formulation pouvant signifier aussi ml/(kg/ min).

La PMA devrait toujours être expri­mée en watts; cependant, pour la course, la nage et le cyclisme, la vitesse exprimée en km/ h, en rn / min ou en m/ s, est aussi admise.

Considérations générales sur les techniques de mesure du V02 max

En fonction des objectifs de l'évalua­tion, de l'âge des personnes évaluées et du matériel disponible, le vo2 max peut être mesuré au cours d'un exer-

Physiologie : évaluation du potentiel aérobie

cice selon plusieurs protocoles. Nous examinerons tout à tour quels sont les outils et protocoles les plus classi­quement utilisés en laboratoire, et ceux que l'éducateur physique peut utiliser dans sa pratique quotidienne sur le terrain .

Pour espérer atteindre la valeur maximale de sa consommation d'oxygène, un sujet doit solliciter au minimum 70 !tfo de sa masse muscu­laire totale. Pour ce faire, les deux ergomètres les plus classiquement uti­lisés en laboratoire sont le tapis rou­lant et l'ergocycle, qui sollicitent les masses musculaires importantes des membres inférieurs (ta bi. 1 ).

Les valeurs de V02 max les plus éle­vées sont obtenues sur tapis roulant; cependant, la puissance fournie pen­dant l'épreuve de course n'est calcu­lée qu'indirectement. Elle peut être évaluée à partir du nomogramme de Mar ga ria et coll., 1963 (fig. 2) qui permet, dans un premier temps, d'extrapoler la dépense énergétique totale qui, elle-même, par l 'intermé­diaire d'un rendement musculaire arbitrairement fixé à 20-25 %, per­met à son tour d'apprécier la puis­sance. Cet ensemble d ' approxima­tions interdit donc la précision de la mesure .

Le cycloergomètre donne des valeurs de vo2 max en moyenne plus basses que le tapis roulant (92 à 96 %) avec des sujets non spécialistes. Il offre cependant d'incontestables avanta­ges. Le travail fourni pa r le sujet peut être en effet directement obtenu par lecture sur «cadran analyseur» équi­pant actuellement toutes les bicyclet­tes ergométriques. En outre, comme le buste et les membres supérieurs demeurent relativement immobiles au cours de cette épreuve, surveil­lance électrocardiographique et pré­lèvements sanguins en sont facilités .

Notons encore que la consommation maximale d'oxygène devrait être déterminée, chez le sportif spécialisé, à partir de la discipline habituelle­ment pratiquée ou d'une épreuve qui s'en rapproche le plus.

Ces deux ergomètres sont classique­ment utilisés aussi bien pour mesurer directement le vo2 max que pour

TYPES D'ERGOMÈTRES Tableau 1 - Avantages comparés des épreuves d'aptitude physiq ue*

Marches

Type d'épreuve

Bicyclette droite

Bicyclette inclinée

A. FACILITÉ D'EXÉC UTION

Nécessité d'un entraînement

Tapis roulant

97

préalable +++ ++ - ++ +a Obtention d'un V02 élevé Rendement du sujet au V02 max Facilité d'étalonnage de l'appareil

Facilité de mesure de la puissance appliquée

Facilité d'obtention des données sui­vantes pendant l'épreuve maxi­male: ECG Pression sanguine Échantillon de sang Ventilation et consommation

d'oxy­gène

Nécessité de prévoir des soins d'ur­gence b

Facilité de respiration Obtention d'un accroissement

presque continu de 1 'effort b

+ + + b

++!

± - -

- - -

±

+ +++

±

++ ± ++ +

+ + c + +c - - d - - d

+++ +++!

++ ++ ++ +++ ++ +++

++ ++

- +++ ++ +

+ + c ++c + + +d + + +d

B. ABSENCE DE CARACT ÉRISTiQUES INDÉSIRABLES

Danger + ++ou + +++ ± i

Habileté requise du sujet + + -Fatigue musculaire locale aux charges élevées + - - -

Présence d 'un personnel expéri-men té ++ ++ ++

Co ût de l'équipement +++ ++ c + c - -d - - d

Entretien (y compris 1 'étalonnage) + ++ ++c ±d + + c ± c Bruit +++ ± ± Encombrement b +++ + -

Commodité du transport b +++ ++c±d ± c - - d Nécessité d 'un branchement élee-trique b b ++c + + c

- - d - - d Coordinatio n neuromusculaire - - + Contrôle de la puissance b - - -c++d - c++d

+ ++ +++

+ ou ± e

g

± -±

+

- - -+++

++ou ± e

- -

+ +i

++

± - - -

± - -

- - -

- - -

- - -

- -+ ++

• Tableau tiré du rapport d 'une réunion OMS sur les épreuves d 'effort dans leurs rapports avec la fonction cardiovasculaire (Org. mond. Santé Sér. Rapp. techn., 1968, N° 388, p. Il). Les quatre types d 'épreuves sont classés d 'après les critères figurant dans la première colonne. Le signe + + + indiq ue 1 'épreuve la plus fac ile à exécuter, la plus satisfaisante et qui comporte le moins de caractères indésirables . Le signe - - - indique l'épreuve la plus di ffi cile, la moins satis faisante, et qui comporte le plus grand nombre de caractères indésirables. Le niveau intermédia ire est représenté par le signe ± . Plus une épreuve compte de signes + (ou moins elle compte de signes - )dans 1 'ensemble du tableau, moins elle soulève de difficultés . a Épreuve plus difficile lorsque la vitesse est grande et la pente fo rte. b Pas d'étalonnage. c T ype à fr iction. d Type électrique. e La normalisation de l'angle est facile mais celle de la vitesse est plus délicate. f Moins faci le à la puissance maximale. g Permet seulement une estimation. h Facteur d'importance secondaire. i Augmente avec la vitesse.

98

1 'estimer indirectement à partir des relations = V02 - FC - puissance de travail.

0 LES TECHNIQUES DE MESURE DIRECTE DU V02 MAX

Les techniques de mesure directe du vo2 max donnent les résultats les plus exacts, c'est-à-dire que les erreurs systématiques et aléatoires peuvent être réduites à leur mini­mum, à condition de bien étalonner les appareils de mesure, de se confor­mer à un protocole rigoureux et de vérifier les critères physiologiques qui permettent de juger si le sujet a véri­tablement atteint son vo2 max.

Vérification des ergomètres Il faut en effet vérifier le plus souvent possible :

-pour le cycloergomètre, l'exacti­tude du tarage, le zéro en absence de tout système de frein (mécanique ou électro-magnétique), Je réglage de la selle et, au cours de l'épreuve, le rythme correct du pédalage (soit par un compteur de coups, soit par un métronome);

- pour le tapis roulant, la vitesse de déroulement du tapis et l'exactitude des pourcentages de pente imposés.

Protocoles de l'épreuve L'épreuve elle-même consiste à ame­ner le sujet à 1 'état le plus élevé de sa consommation d'oxygène. La durée nécessaire dépend du protocole choisi. Quelle que soit sa nature, il doit être précédé d'un échauffement d'une durée minimale de 6 minutes élevant la fréquence cardiaque du sujet à une valeur comprise entre 120 et 150. L'évaluateur peut alors utili­ser soit une épreuve dite rectangu­laire, c'est-à-dire qu'une puissance unique de travail est demandée par séance - - son augmentation requiert dans ce cas plusieurs séances de 6 minutes chacune (fig. 3) - soit une épreuve dite triangulaire permettant d'obtenir le vo2 max au terme d'une seule épreuve.

Dans ce cas, la puissance du travail est augmentée progressivement par paliers de 1, 2 ou 3 minutes (fig. 4) jusqu'au moment où le sujet s'arrête parce qu'il ne peut plus aller au-delà. Une période de récupération active

Travaux et Recherches n ° 7 1 Spécial Évaluation

ner k <dl

kg ~ 30

2 <; -

1 Ci --·

1 Il Il

Figure 2- Nomogramme de Margaria 1963 Pour lire le nomogramme, placer une règle sur les deux valeurs connues (1 et II dans cet exem­ple) et lire le point de la droite qu'elle coupe (droite Ill) :il correspond à la valeur extrapolée désirée. Ex. : pour un sujet courant à 15 km / h sur un tapis incliné à 5 O!o, le coût énergétique

équivaudrait à 18,4 kcal.kg - 1.h- 1•

~ PMA ~------ ----- - ----., u 0::

~ "5 0..

6 min 6 min 6 min

Figure 3 - Épreuve rectangulaire de détermination du V02 max

Durée

Plusieurs séances de 6 min chacune au cours desquelles le sujet réalise l'épreuve à une charge maintenue constante

---7,1 -ff Durée

PMA (2) (1)

Figure 4 - Épreuve triangulaire de détermination du V02 max (1) Charges croissantes avec temps de récupéra tion intermédiaire (2) Augmentat ion des charges par paliers de 3 à 4 min (3) Augmentation quasi continue de la charge par palier de 1 min

Physiologie : évaluation du potentiel aérobie 99

(travail entre 40 et 50 OJo de la PMA) est fortem ent recommandée en fin d'épreuve.

Critères physiologiques indispensa­bles pour savoir si le vo2 max a été atteint Les motivations que requiert ce type d'épreuve peuvent parfois faire arrê­ter le sujet avant que son vo2 max soit atteint, c'est pourquoi il est indispensable de se fonder sur les cri­tères suivants :

- Fréquence cardiaque (FC) = FC max théorique qui selon Astrand (1954) devrait correspondre à 220 battements par minute moins l'âge du sujet (220 - l'âge). Toutefois , comme nous le verrons ultérieurement, à cause des variations interindividuelles, ce seul critère serait insuffisant.

- Quotient respiratoire:

(QR = V C02) ~ 1.05 vo2

- Lactate sanguin ~ 9 mmol / 1- 1

chez l 'adulte et ~ 8 mmol chez l'enfant. - Valt:ur maximale du V02; possi­ble à vérifier lorsque, à la fin de l'épreuve, après un repos de 1 minute, il est demandé au sujet de réaliser un dernier palier de 1 à 2 minutes à une puissance supérieure à la PMA.

Appareils de mesure

Les appareils de recueil et de mesure des gaz expirés dépendent de la tech­nique choisie, qui peut être, soit en circuit fermé, soit en circuit ouvert.

• Technique en circuit fermé Le sujet évalué respire ici l'air con­tenu dans un spirographe. Les gaz expirés lui sont ensuite restitués après leur passage dans un dispositif conte­nant de la chaux sodée ou du KOH qui absorbe le C02. A chaque mou­vement respiratoire correspond un spirogramme qui traduit en fait 1'02 consommé par le sujet. L'alignement de tous les cycles respiratoires est matérialisé par une droite dont la pente fournit le vo2 (fig . 5).

Si ce procédé évite le calcul du V02, il exige par contre une respiration régu­lière, et entraîne un appauvrissement progressif en 0 2 de l'air inspiré incompatible avec une durée prolon-

gée de l'épreuve. De plus, l'ensemble du dispositif présente des résistances d'autant plus grandes que le débit venti latoire s'élève. Ces inconvé­nients lui font préférer les techniques en circuit ouvert plus conformes aux conditions de l'exercice.

• Techniques en circuit ouvert Elles sont de deux ordres : soit par le recueil des gaz expirés dans des sacs de Douglas, soit par mesures auto­matiques.

0 Technique par recueil dans des sacs de Douglas Les gaz expirés sont recueillis dans des sacs imperméables d'une conte­nance habituelle de lOO 1, pendant une durée rigoureusement chronomé­trée. La porosité des sacs et l'exacti­tude du chronomètre doivent être régulièrement contrôlés. Les fractions d '02 et C02 expirées (FEo

2 et FEco

2) sont déterminées par

des analyseurs appropriés (analyseur

SODEE

paramagnétique d '02 et analyseur à infrarouge de co2 par exemple). Leur étalonnage doit être aussi régu­lièrement effectué à l'aide d'un gaz étalon préalablement contrôlé par la technique de Scholander.

Le volume des sacs est mesuré par un spiromètre étalonné (spiromètre de T issot par exemple).

Connaissant le débit expiré VE

(Volume du sac x 60 _ VE (l.min -1)) durée de prélèvement (s) -

les fractions d'02 consommé, de co2 produit, et les conditions de tempéra­ture et de pression des lieux d 'analy­ses, on peut alors calculer le vo2 (!.min -1) (voir calculs en annexe).

0 Technique par mesures automati­ques Afin d'éviter toutes les étapes précé­dentes (recueil des gaz dans des sacs de Douglas, mesure du volume, analyse des fractions d'02 et de co2,

6T(m in )

Figure 5 -Schéma d'un spirographe de T issot pour la mesure du V02 en circuit fermé. Les flèches indiquent le sens parcouru par l'air vers le sujet (inspiration) et du sujet vers le gazomètre (expiration) via le filtre absorbant l'anhydride carbonique (C02). La pente du tracé inscrit par le stylet donne la valeur du V02 ATPS = V02 t.

w PB PH20

baromètre psychromètre

B spiromètre de Tissot

Flm vo2 QR VI

pneumotachographe ~ chambre de valves

H) chambre

de mélange

-

sac de Douglas

10 ° c

condensateur

vo2 QR VE

True 0 2

Convertisseur

VI

~ Fol

~ Fco2

-

pompe à piston

1 étalonnages 1

mélanges 0 2-C02-N2

SchOlander

Figure 6- Appareils requis par la mesure automatique du V02 (d'après Denis, 1981) ----------------------------------------~

-0 0

::;l 1:) '<:: 1:)

~ ~ ::0 g_ ~

g_ ~ :::s

0

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~ ~­t:;· --0,. ~ ~ 1:)

6· ::s

Physiologie : évaluation du potentiel aérobie 101

calculs du VE et du VOû, une chaîne d 'appareils électroniques placés en série permet actuellement d'accéder aux vo2 grâce à un ordinateur dont les calculs intègrent toutes les don­nées requises (débit inspiratoire =

V i; fractions d '02 inspiré : F io2

;

fractions d '02 et co2 exp iré : FE o et FEco ; température, pres­sion)

2 (voir fig.

2 6 pour 1 'appareillage

et annexe pour les calculs).

Cette technique nécessite cependant un contrôle régulier de chacun des appareils car une seule imprécision peut être à l ' origine de résultats finaux a berrants. Le contrôle global de cette technique nécessite un robi­net en dérivation permettant de préle­ver en aval de la chambre de mélange

(fig. 6) les gaz expirés . Recueillis dans des sacs de Douglas, ils permettent alors le calcul du V02 par la techni­que décrite ci-dessus.

La mesure directe fait donc appel à un appareillage coûteux et sophisti­qué exigeant d'être manipulé par un personnel hautement qualifié. De plus, la nature de l'effort qu' elle demande est peu compatible avec un état de santé fragile, et à proscrire aux personnes présentant des fac­teurs de risques cardio-vasculaires.

Dans le cadre d ' un programme d'évaluation d'adultes âgés de plus de 35 ans ou d'enfants de moins de 12 a ns, les mesures indirectes sous­maximales sont plus indiquées et généralement plus utilisées.

0 LES T ECH NIQUES DE MESURE INDIRECTE DU V02 MAX

Les épreuves permettant d'obtenir indirectement le vo2 max utilisent les liaisons linéaires exis tant entre le vo2, la puissance de l'exercice et la FC (fig . 10). Pour être crédibles, ces épreuves doi vent to ujours être accompagnées de l'équation de la pente de la droite établissant la liai­son entre la FC ou la puissance de travail et le vo2 : y ax + b dans laquelle, y = vo2 et x = FC ou puissance. Ces épreuves peuvent être maximales et présenter les limites et les risques d'administration indiqués ci-dessus

Quelques valeurs normatives de consommation maximale d 'oxygène mesurée par méthodes directes

mlfKq/mn

8 0 9 0 Li tre~,,,., !=:::::::c:::::::i::::::-=i::::=i=:-T-- -T---r'---,-,

5 . 1

60 70 80 90

Figures 7 et 8 - Consommation maximale d'oxygène moyenne, exprimée en millilitres par kg de poids corporel et par minute, des équipes (a) masculines et (b) féminines suédoi-

ses des différentes disciplines sportives Le trait blanc horizontal à l'extrémité de chaque barre noire repré­sente l'écart-type; n = nombre de sujets mesurés. A gauche est égale­ment indiquée la consommation d'oxygène moyenne, exprimée en

litres par minute (D'après Saltin et P.O. Astrand, 1967)

90

tO

Figure 8-

~~llil /mmf"Y c ..

Consomm~tion manmale d'orygëne ml/Kg/mn

l o 20 J O 40 50 60 70 Litr,.Mmn

" ~ ; A ~ :i •

~ 1 ;; ~ 1~1 ~ ,~ vi lill [.1 • ~ 1 ~~ .. rJo eloi - ~~ l '" ~ , ~ ) , ~ ~ · .. . ' .... · :~ ~ . li"', ~·: ~· ~· ,RW~ ·,,~ ~ r: :: : ~!

~ fa l :1 ~ : ~~!lW, '-LL..Ll<-JLI__l<'LJ.::l . aJj;8_j_[2 1 t3 1 '--'-:_j_

Figure 9- La consommation maximale d'oxygène chez différents groupes d 'athlètes

D'après Saltin et Astrand (1967) (rectangles hachurés) et résultats personnels sur des athlètes de niveau national (rectangles blancs). Les valeurs dépendent du type d'activité; elles sont d'autant plus élevées que l 'exercice habituellement pratiqué est plus intense et plus pro-

longé (Extrait de Lacour et Flandrois, 1977)

102 Travaux et Recherches n o 7 1 Spécial Évaluation

Quelques valeurs normatives de consommation maximale d'oxygène mesurée par méthodes directes

Taille Poids V02 max vo2 max FC à V02 max QR Age (cm) (kg) (l.min-1) (ml. min -l .kg -1) (bal. min -1) à vol max

1 ll Ill 1 ll lll 1 ll ll l 1 I l I ll 1 ll Ill 1 ll I ll

n = 21 n = 14 n = 12

10-1 1 142.7 142.4 147.5 35 .6 35.4 39.5 1.74 1.98 2.31 49.1 57.4 58.39 200 199 197 1.12 1.08 1.00

1.9 2.0 8.7 1.3 1.7 8.4 0.06 0.05 0.56 1.3 2.4 5.37 2 3 7 0.03 0.02 0.05

n = 34 n = 13 n = 13 ·-12 147.7 147 .7 159.0 37.6 40.4 48.9 1.77 2.24 2.59 47.8 56.7 53 .25 200.5 205 189 1.13 1.10 1.00

1.3 1.4 11.3 1.0 1.0 11.6 0.04 0.07 0.67 1.1 1.6 8.13 1 3 9 0.03 0.02 0.05

n = 33 n = 12 n = 40

13 155.1 159.0 165.5 44. 1 48 .1 53.4 2. 10 2.88 3.29 47.8 60.2 61.78 199.5 196 189 1.23 1.09 1.02

1.3 2.8 9.0 1.3 2.4 8.1 0.07 0 .13 0.57 1.4 2.3 5.65 1 2 7 0 .03 0.02 0.05

n = 28 n = 12 n = 34

14 164.9 165.5 172.0 52.9 54.7 59.5 2 .34 3.28 3.71 43.9 61.1 62.62 198 206 186 1.16 1.13 1.01

2.2 2.5 6.0 2.0 2.8 7.2- 0.10 0.16 0.54 1.2 0.9 7.23 2 3 6 0 .04 0.02 0.05

n = 18 n = 12 n = 28

15 166.4 174.3 174.8 55 .0 61. 1 63.2 2.68 3.54 3.84 48 .9 58 .3 60.94 200 201 185 1.33 1.13 1.03

1.4 2.1 5.8 1.5 1.9 6.0 0.09 0.12 0.44 1.4 1.4 5.50 2 3 7 0.04 0.02 0.04

n = 25 n = 12 n = 15

16 169.6 172.7 177.4 59. 1 63 .9 67 .2 2.69 3.99 4.28 46.1 61.7 63.68 201 197 185 1.30 1. 11 1.06

1.1 1.6 5.8 1.1 1.5 7.0 0 .09 0 .1 2 0.54 1.3 2. 1 5.83 1 2 8 0.03 0.02 0.01

n = 7

17 180.5 70.6 4.65 65.12 182 1.04

7.0 5.7 0.62 5.26 6 0.03

n = 24

18 183.5 74.7 4.74 63 .70 182 1.04

5.6 6.9 0.48 6.66 8 0.08

1 : popu lations de non sportifs; ll: populations de nageurs niveau club. Valeurs obtenues par Flandrois et coll. (1982) à parti r d'une épreuve sur bicyclette ergométrique; 111 : populations de nageurs niveau national. Valeurs obtenues par Cazorla (1982) à partir de mesures directes au cours de la nage.

Tableau 2 - Ensemble des valeurs biométriques et fonctionnelles de jeunes gens français sportifs et non sportifs

Taille Poids vo2 max vol max FC à V01 max QR Age (cm) (kg) (l.min - 1) (ml.min -l.kg - 1) (bat. min - I) à vol max

1 Il Ill 1 Il Ill 1 Il Ill 1 Il Ill 1 Il I ll 1 Il Ill

n = 21 n = 14 n = 14

10-11 148.8 146.0 151.7 37.0 36.1 41.3 1.47 1.89 2.25 40.0 53.2 55 .1 3 200 207 194 1.16 1.05 0.98

1.4 1.5 10.8 1.2 1.7 9 .5 0.07 0.07 0 .49 1.4 2. 1 9.17 2 2 6 0.03 0.03 0.05

n = 35 n = 14 n = 21

12 148.0 151.3 158.6 38.1 40.0 47 .1 1.55 2. 10 2.67 40.9 56.5 57.11 203 199 191 1. 18 1.05 1.01

1.3 2.3 6.6 1.1 1.9 6.6 0.04 0 .08 0 .36 0.8 1.9 7.0 1 2 6 0.02 0.03 0.04

n = 21 n = 15 n = 38

13 157.5 160.3 161.0 47.5 48.8 48.8 1.70 2.41 2.76 36.0 48. 1 57 .1 2 202 200 191 1.24 1. 11 0.99

1.6 2. 1 5.8 1.6 2.1 6.2 0.06 0 .10 0.41 1.3 2.0 6.5 2 4 7 0.05 0.02 0.04

n = 24 n = 15 n = 18

14 157 .1 165.1 163.6 45.3 52.4 52.7 1.66 2.84 2.80 35 .7 53.5 53.31 201 198 191 1.28 1.06 1.01

1.6 1.1 5.5 1.2 1.8 5.7 0 .06 0 .7 0.36 0.7 1.2 5.01 1 2 8 0.04 0.02 0.09

n = 15 n = 16 n = 24

15 162.4 161.6 166.2 50.6 52.3 54.4 1.83 2 .66 2.91 36.4 51.0 53.90 201 195 190 1.34 1.12 1.02

1.6 1.5 5.2 1.6 1.6 6.5 0.07 0.10 0.40 1.5 1.4 6.39 2 2 9 0.03 0 .02 0 .11

n = Il n = 15 n = 6

16 159. 1 164.5 166 .3 49.4 54.7 52.9 1.89 2.87 2.85 35.7 53 .5 54.05 202 197 187 1.24 1.07 1.05

1.5 1.2 5.6 2.0 1.2 4.5 0.1 1 0.10 0.33 1.0 1.2 5.86 3 2 3 0.05 0 .02 0 .02

n = 13

17 et + 17 1.4 60.9 3.49 58.07 188

5.0 6.7 0.35 7.69 8

1 :populations de non sportives ; 11 : populations de nageuses niveau club. Valeurs obtenues par Flandrois et coll. (1982) à partir d'une épreuve sur bicyclette ergométrique; III :populations de nageuses niveau national. Valeurs obtenues par Cazorla (1982) à partir de mesures directes au cours de la nage.

Tableau 3 - Ensemble des valeurs biométriques et fonctionnelles de jeunes filles françaises sportives et non sportives

Physiologie : évaluation du potentiel aérobie

ou, pour pallier ces inconvénients , être sous-maximales (<à vo2 max), c'est-à-dire qu'elles utilisent généra­lement dans ce cas la relat ion FC -vo2, et la simultanéité supposée du plafonnement du vo2 max et de la FC max. Cette relation est établie pour chaque sujet à partir d'au moins deux exercices sous-maximaux, puis extrapolée jusqu'à la FC max théori­que. On peut donc constater que la techni­que indirecte de prédiction du vo2 max à partir d'épreuves so us ­maximales est entachée de nombreu­ses imprécisions qu 'il est bon de rap­peler.

lOO

Facteurs d'erreurs liés aux mesures indi­rectes

Les principaux facteurs d ' erreurs sont dus à la relation FC - V02 sur laquelle se fondent ces épreuves, car la FC comme le V02 sont soumis à des variations interindividuelles importantes.

Erreurs liées aux variations interindi­viduelles de la FC

- La FC max peut varier dans un même groupe d'âge de ± 10 f1Jo . L'extrapo lation de la pente FC - V02 peut donc aussi bien sures­t imer que sous-estimer le vo2 max de certains suj ets (fig. 11).

103

- La FC max peut être affectée par l'état de forme des sujets, baissant pour les jeunes adultes et augmentant pour les plus vieux en bonne forme physique, vers une FC max commune située à environ 185 b/ min . Il fau­drait donc connaître l 'état de forme du sujet avant l'épreuve et n'est-ce pas là l'objet de l'évaluation?

- Pour la majorité des sujets séden­taires la FC max «plafonne» avant le vo2 max, ce qui a pour effet de sous­estimer le vo2 max prédit (fig. 12).

- Dans certains cas , il n'y a pas linéarité entre FC et V02, mais une relation exponentielle (fig. 13) .

FC max théorique

c ii ~ 110

~ .,; ~

i -ii' ~lOO ·

lOO LOO !00 1100 Pu1\Un>.e 1Kt1m nunl

~--~--~~~--~~~~-0.1 1 1.1 1.1

·Ad apt' de Lange Andefstn & Smllh S1vansen (1 966) .

Figure 10 - Extrapolation linéaire du V02 max et de la puis­sance maximale ('Wmax) à partir de la puissance et de la fré­quence cardiaque sous-maximales (Andersen et coll . , 1971)

-'2 ï~ ...... e u u..

FC max réelle ------- }1

FC max = 220 - l'âge /

/

FC max réelle / / - - - -- - - /l

/

/

/

/

•

•

---- / ----1. Valeur réelle 2. Valeur 'prédite (surestimée)

/

vo2 (!.min. - 1)

........... ....... 3. Valeur réelle

(sous-estimée)

Figure Il - Variations de la FC max au sein d'un même groupe d'âge ( ± 10 OJo)

/ ... ... /_. 1

?-- - .l ----- -- --,.-

'2 / 1 ï§ / 1 ...... / 1 e /

u 1 u.. 1

• 1 1

• 1 1

1 vo2

! (l.min- 1)

/ ' / Valeur prédite Valeui réelle

Figure 12 - La FC <<plafonne » souvent plus tôt que le V02

FC max théorique

,..,..,..- " vo2

(l.min. - 1)

Valeur réelle Valeur prédite (surestimée)

Figure 13 - L'augmentation de la FC par rapport au VO~ représente parfois une courbe à deux pentes . Les valeurs les

plus faibles de FC devraient être exclues de toute extrapolation

104

L'extrapolation ne devrait être réali­sée qu'à partir de la pente rectiligne de la courbe (valeurs ~ à 140 batt.min-1).

- D'une journée à l'autre et pour un même sujet, la FC atteinte à une même puissance de travail peut varier de ± 10 o/o. Il faudrait recommencer plusieurs fois la même mesure et faire une moyenne, ce qui n'est pas prati­que.

- Pour un même sujet, la FC atteinte à une même puissance de tra­vail peut varier aussi en fonction des conditions de passation de l'épreuve (fig. 10) et de celles dans lesquelles se présente le sujet. La FC est plus exacte si certaines conditions prési­dant à l'administration de l'épreuve sont respectées : aération et tempéra­ture constante du local, et, précédant l'épreuve, abstinence d'alcool (3 h), de nourriture (2 h), de cigarette (1 h), de drogues, d'exercices physiques fatigants (6 h) et état émotionnel sta­ble du sujet.

- La façon de mesurer la FC joue aussi un rôle très important. Le tracé électrocardiographique est 1 'idéal, il permet de compter exactement les espaces RR et de mesurer la FC. Le cardiotachomètre comptabilise par­fois des artefacts électriques, affec­tant l'exactitude de la mesure. La moyenne de plusieurs mesures est ici indispensable. Pour une erreur de 1 battement, l'évaluation de la FC par palpation manuelle pendant une période de 10 à 15 s, équivaut à une erreur totale de 6 à 4 battements, lorsque le résultat est ramené à la minute.

A l'aide d'un chronomètre précis au 1110, il est plus exact de mesurer le temps nécessaire pour 30 battements et de calculer ensuite la FC.

- Le moment de la prise des pulsa­tions affecte l'exactitude du vo2 max prédit. Si la FC est mesurée pendant la récupération, elle doit être prise entre la se et la 15e seconde après l 'exercice. De plus , dans ce cas, il faut l'augmenter de 10 % avant de procéder au calcul permettant de pré­dire le V02 max. Cette correction ne vaut toutefois que pour les FC com­prises en 120 et 160 b/ min.

Travaux et Recherches no 7 1 Spécial Évaluation

Erreurs liées aux variations inter individuelles du VOz

- Pour certaines activités, telle la natation, le coût énergétique varie trop d'un individu à l'autre, pour qu'elles puissent être utilisées lors d'épreuves indirectes.

- La même remarque est valable pour la course, lorsque l'épreuve s'adresse à de jeunes sujets du même groupe d'âge mais présentant des caractéristiques morphologiques très inégales (période pubertaire).

- La mesure indirecte du V02 est assujettie à une erreur de ± 6 % entre les individus. Le fait d'attribuer la même dépense d'énergie à tous pour une même puissance de travail surestime ou sous-estime donc systé­matiquement certains sujets. Ces variations ne représentent pas un écueil lorsqu'il s'agit d'établir des normes (c'est la moyenne qui compte dans ce cas), mais deviennent plus problématiques lorsqu'il s'agit d'une évaluation individuelle.

- Non seulement la mesure indirecte du vo2 varie d'un sujet à l'autre (erreur systématique), mais encore elle varie pour un même sujet d'une journée à l 'autre de 5 %, ce qui entraîne une erreur aléatoire qui ne pourrait être éliminée qu'en effec­tuant plusieurs épreuves ou encore en effectuant une épreuve sous­maximale directe.

Erreurs liées à la relation FC - VOz

Dans certaines épreuves le V02 max est prédit à partir d'une seule FC sous-maximale (Astrand-Ryhming). Cela voudrait dire que pour des sujets de même capacité aérobie et de même âge, la FC serait la même pour une puissance de travail donnée. Cependant, tout comme pour la FC, il existe d'importantes variations interindividuelles de la relation FC - V02 qui peuvent aller de ± 10 % pour les valeurs maximales, à ± 20 % pour les valeurs sous­maximales. On peut considérer en effet que chaque sujet a sa propre courbe FC - V02 et, en consé­quence, la technique de l'extrapola­tion linéaire (minimum 2 paliers) est meilleure que la technique proposée

par Astrand et Ryhming (1 seul palier d 'effort).

D'une manière générale, il ne faut pas vouloir obtenir d'une mesure indirecte plus que ce pourquoi elle a été créée. Les sources d'erreurs rele­vées ci-dessus sous entendent qu'elles peuvent soit se cumuler, soit se con­trebalancer, de sorte que le résultat final demeure individuellement incer­tain. Le V02 max prédit s'accompa­gne toujours d'un risque d'erreur pouvant aller de ± 6 % pour les épreuves maximales à ± 20 % pour les épreuves sous-maximales. Les épreuves indirectes demeurent très utiles dans le cadre d'études normati­ves et lorsqu'il s'agit d'avoir une appréciation globale sur la capacité aérobie d'un individu, mais elles sont insuffisantes lorsque la précision est impérativement requise. Elles sont donc non seulement fonction des objectifs que s'assigne 1 'évaluateur mais aussi des conditions matérielles disponibles, de l'âge, de l'état de forme et de la santé de l'évalué; c'est pourquci nous nous proposons d'examiner quelques unes des épreu­ves indirectes les plus classiquement utilisées en laboratoire et celles que l'homme de terrain peut appréhender dans sa pratique quotidienne.

Quelques épreuves indirectes de prédiction du V02 max

Pour déterminer la capacité aérobie, les épreuves les plus classiquement employées en laboratoire utilisent la bicyclette, le banc, la marche et la course sur tapis roulant plus ou moins incliné. Sur le terrain, c'est la course, soit sur piste, soit en navette sur une aire d'évolution, qui obtient le plus de succès.

Ces épreuves peuvent être progressi­ves et comprendre des paliers d'inten­sité de plus en plus élevée, ou non progressives avec un seul palier le plus intense possible; continues, c'est-à-dire sans période de repos intermédiaire, ou discontinues avec des périodes de récupération intermé­diaire permettant, en outre, de suivre certains paramètres physiologiques impossibles à obtenir en cours d'épreuves. Dans ce dernier cas, les

Physiologie : évaluation du potentiel aérobie 105

paliers doivent être plus longs, pour permettre a u sujet d'atteindre un état stable d'échange respiratoire et de travail cardiaque . Actuellement, il semble que les épre u ves progressives continues bénéficient de la plus grande faveur en raison de leur sécurité accrue et de la qualité des résultats obtenus.

0 ÉPREUVES DE LABORATOIRE

Les épreuves de Harvard, Ruffier, Dickson, Schneider, Tuttle, Lian, Martinet, Master, Crampton, basées en général sur des paramètres de récupération (FC ou/et pression san­guine), nullement prédictives du vo2 max, peu valides et peu fidèles, sont dés ormais d élaissées au profit d'épreuves plus récentes . Il en est de même de la capacité vitale qui n'est aucunement représentative du vo2 max.

Si on examine la littérature, il est dif­ficile de recenser toutes les épreuves actuellement utilisées tant il existe de protocoles. Toutes les combinaisons possibles entre épreuves indirectes maximales ou sous-maximales, pro­gressives ou non-progressives, conti­nues ou discontinues, vitesse et !rfo de pente de tapis roulant, vitesse et résis­tance de révolutions avec les différen­tes bicyclettes ergométriques utilisées (Monark ou Fleish), hauteur et rythme de montée sur banc (ou step test), sujets sédentaires normaux et coronariens, suj ets actifs et non actifs .. . induisent autant d'épreuves particulières dont la description dépasserait largement le cadre du présent exposé (1 bis). Cependant, pour aider le choix du praticien, nous nous contenterons de proposer la classification qui va suivre.

Épreuves réservées aux adultes non­entraînés

Pour limiter les risques liés à d'éven­tuels problèmes cardiovascula ires, seules les épreuves indirectes sous­maximales doivent être retenues.

( 1 bis) Nous conseillons aux lecteurs intéressés par leur description et leur ut ilisation de se référer aux dif­férents fascicules publiés par le Comité KINO­QUÉBEC sur le dossier évaluation 1981 :Tests d'éva­luation de la condition physique de l'adulte (TECPA) : Capacité Aérobie.

Nous ne citerons ici que les plus clas­siques .

• U tilisation d ' un cyclocrgomètre (type Von Dôbeln à freinage mécanique, mar­que Mona rk)

0 Épreuve d'Astrand-Ryhming (1954) corrigée en fonction de l'âge Cette épreuve comprend un effort standard d'environ 6 min pendant lesquelles le sujet doit pédaler à un rythme de 50 révolutions par min contre une résistance de freinage de 75 W pour les femmes et de 100 W pour les hommes (non entraînés). Le réglage de la résistance est guidé par la FC qui doit être obligatoirement

supérieure à 130 b/ min. Si la FC n'a pas dépassé 130 b/min après 3 à 4 min, la charge doi t être progressi­vement augmentée. Connaissant la FC et la charge de travail, en appor­tant les facteurs de correction « Y » dus à 1 'âge, «X» =

entre 15 et 35 ans : y = 1.2725- 0.0115 x au -dessus de 35 ans : y = 1.127- 0.00733

Le V02 max peut être estimé à partir du nomogramme déterminé par les auteurs (fig. 14) ou, pour les amateurs de calculs ( ... ) à partir des équations en encadré .

1 - Éqt~atlon di~ridletfoll du vol max ~ Épreuve Aslrand-Jqb~ing (1954) • Relatl.o.n V02 {f = ~o V~ max) et FC (K: hllnin) ... · -Hommes: y ~ 0.769 x - 48.5; J'cm1mei; y = 0.769 x - 56.1 • CoQt énets!!ûq~e (y, 1/min) et puissaoclfçtë r~rort (J< = watt) . de .so à 175W)> Y l" 0.3 t 0.012 x;}~e 200 à 400 W : ·

:~ ::l!f~=-~··J "-'"'~nuu•.uc :Jfl''>}"i"g"•;, •. ,~···.%~'-h• pat minute (llq).m.-J m1n.-1 = O.l61SW.Jii.ts)} FC .. fréquencecardîaque b/min A = âge du sujet eo années

21J 0

H~uteur de v0 â'rn111l STPO marche (cm): l3 -o 2

fe

ô? 110

1611

161 111

\SII lill

151- 1&1.

1!10 160

I.S 150

1'1 ISI

'18 1'8

1). 10.0.

1)0 l'oO

116 lJ6

Ill Ill

123

Il• @

ozo

®

·Ad apt~ de Flandrois ( 1 968)

r ootls rr opoorl Purss~n ce sur brcyc lrttc 1Jl (kg1m; min) . 11

v02max 11 . lOO 1 .• IJ

" r.oo 11

1,6

1,7 100

1~

1.9 MO

10

l' !100 li

l.l 1000

1•

1~

l6 , 1100

Il

18 1100

Ill lO . ln:J li®

G)

Figure 14 - Nomogramme d'Astrand et Ryhming Consommation maximale d'oxygène au cours d'une épreuve

de montée de marches ou de pédalage

106 Travaux et Recherches n o 7 1 Spécial Évaluation

Exercice no 1 = ô+? 2 = ô + ? 3 = Ô + Cf 4 = Ô+Cf 5 = ? 6<(50' 6Ô 7Ô

Rythme, mont ées/ min Il 14 17 19 20 22 24 26

Métronome, cycles/min 66 84 102 114 120 132 144 156

vo2 correspond' (prédit) ml.kg - 1 min. 1 15. 16 IR.06 21.52 24 .20 25.65 28.83 32.41 36.43

re cnregist rées

Tableau 5 - Correspondance entre les différen ts rythmes de montées et les V02 calculés

• Utilisation d'un banc (step-test)

0 Épreuve d'Astrand-Ryhming (1954)

Le principe de cette épreuve est iden­tique à la précédente mais il s'agit ici de monter à une cadence de 22.5 montées-descentes par minute sur un banc de 33 cm pour les femmes et de 40 cm pour les hommes. L'exercice se fait en 4 temps (monter 1 pied, puis l'autre , descendre 1 pied, puis l'autre); un métronome réglé à 90 coups/min assure le rythme de 22.5 montées/min. Les calculs sont identi­ques à ceux précédemment décrits, le nomogramme pouvant être utilisé aussi (fig . 14).

D'autres épreuves utilisent aussi le banc : nous ne retiendrons que l'épreuve sur banc à double marche de 20 cm du physitest canadien, et celle de Margaria et coll. (1965) sur banc simple de 30 et de 40 cm.

D Physitest canadien L 'épreuve consiste à monter et à des­cendre consécutivement les deux marches de 20 crn d ' un même banc durant des paliers de 3 min à des rythmes allant de Il à 26 montées­descentes par min (tabl. 5). La FC est enregistrée au cours de la dernière minute de chaque palier. Trois, voire quatre paliers sont nécessaire pottr prédire le vo2 max à partir des vo2 calculés par l'équation : Y(V02 = ml. min - l.kg - 1) = 7.967 e

0.05844 (montées/min)

et de la FC correspondant à chaque palier. Connaissant la FC max théo­rique (220 - l 'âge), le vo2 max peut être prédit par une simple règle de trois *.

Pour les évaluateurs a llergiques aux calculs, un tableau de correspondan­ces (tabl. 5) peut être utilisé pour obtenir les vo2·

0 Épreuve de Margaria et coll. (1965) : montées -descentes sur banc de 30 ou de 40 cm Le banc de 30 cm est réservé aux sujets âgés de moins de 17 ans et de plus de 50 ans , le banc de 40 cm, a ux sujets âgés de 18 à 50 ans. Le principe e t les calculs du V02 max sont les mêmes que ceux décrits ci­dessus, mais la durée de chaque palier est de 4 min et le rythme peut varier de 15 à 40 montées 1 min (tabl. 6) . Les V02 correspondant à chaque palier peuvent être calculés soit à par­tir des équations : banc de 30 cm : V02 (ml.min - 1.kg - 1) 5.2 + 0.845 (rythme) banc de 40 cm : V02 (ml.min - l.kg - 1) = 6.23 + 1.052 (rythme) soit à pa rtir des trois nomogrammes proposés par les auteurs (fig. 15-16-17). Les épreuves sur banc (ou step-test) introduisent un nouveau facteur d'erreur lié à la dimension des mem­bres inférieu rs; c'est pourquoi , lorsqu 'un cycloergomètre ou un tapis roulant sont disponibles, il est préfé­rable de les utiliser.

Paliers no 1

Rythme (montées/ min) 18.0

Métronome (cycles/min) 72.

V02 correspondant au : (ml.min- l.kg - 1) - Banc de 30 cm 20.41 - Banc de 40 cm 25.17

FC correspondante b/min

2

22.5

90.

24.21 29.90

• Utilisation d 'un tapis roulant

D Épreuve de marche de Shepard (1969) Cette épreuve consiste à marcher pendant des paliers de 4 min sur un tapis roulant dont la vitesse de dérou­lement a été fixée à 5 km/ h et dont la pente peut varier entre 0 et 17,5 OJo (ta bi. 7).

Pour une pente donnée, le Y02 atteint est calculé par l 'équation : V02 (ml.min - l.kg - l) = 22.068 + 1. 1507 (% pente) ou obtenu par le nomogramme pro­posé par Shepard (fig. 18). Chacune des épreuves sous­maximales précédentes sont prioritai­rement réservées aux adultes séden­taires âgés de plus de 35 ans. Les ris­ques d'accidents cardio-vasculaires étant accrus à partir de cet âge, il est fortement conseillé de ne retenir que les intensités de travail les plus fai­b les . Les FC qui permettent de guider le choix de cette (ou ces) intensité(s) ne doivent pas dépasser 150 bat/min avec les adultes présentant des ris­ques d ' affections cardiovasculaires. Il faut cependant bien garder à l'esprit que plus l' intensité d'une

3 4 5 6

27.5 31.5 36.0 40.0

110. 126. 144. 160.

28.44 31.82 35.62 39.00 35. 16 39.37 44.10 48.31

Tableau 6 - Correspondances entre les différents rythmes de montées et les V02 calculés avec les bancs de 30 et 40 cm (Margaria et coll. , 1965)

ue (220 - l'âge)

Physiologie : évaluation du potentiel aérobie

kçm --=.30·15 ~Q·mtn

f'[ Va";·

, m l kQ

llO;,. f

120fo

Il Or

ooo~

·(

200

kQm --s ,J0 .27 kQ•mUI 1 }

•lO

.. o

"0

"0

070

Figure 15 -Nomogramme pour prédire le V02 max à partir de la fréquence cardiaque à deux rythmes sous-maximaux

(f' = 15 et f" = 25 montées/min) sur banc de 30 cm (Margaria et coll., 1965)

5 0

)0

)0

20 ,,

·:~ ,·.

J Figure 17 - Nomogramme pour déterminer le coût énergétique sur banc simple en fonction de la hauteur du banc et de la fré­

quence de montée (Margaria, Aghemo et Rovelli, 1965)

kqm --.:: .40~15 kq·m tn

( f vo;· kQ

I]Q:-

..

110:---

110 ~ ..

100:-

' gor L.

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200

k çm --, .40.25 k:Q •mtn

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- t <..O

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- !10

107

Figure 16 - Nomogramme pour prédire le V02 max à partir de la fréquence cardiaque à deux rythmes sous-maximaux

(f' = 15 et f" = 25 montées/ min) sur banc de 40 cm (Mar gari a et coll., 1965)

/,,

' ' .

. . 8'

" '

Figure 18 - Nomogramme pour déterminer le coût énergétique de la course en fonction de la vitesse et de la pente du tapis

roulant (Shephard, 1969)*

• Tiré de Andersen et coll., 1971.

108 Travaux et Recherches n o 71 Spécial Évaluation

Paliers n• 1 2 3 4 5 6 7 8

Pente, OJo à 5 km/h 0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5

V02correspondant 22.0 24.9 27.8 30.7 33.6 36.5 39.3 42.2 (ml.min - 1.kg - 1)

FC correspondante b/ min

Tableau 7 - Correspondances entre les différents fl/o de pente du tapis roulant et les V02 calculés. Les FC enregistrées individuellement à chaque palier sont à transcrire dans les cases vides (d'après Shepard, 1969)

épreuve sous-maximale est faible, plus difficile devient l'extrapolation à sa valeur maximale et donc plus aléa­toires sont les vo2 max ainsi prédits. Pour augmenter la valeur de la pré­diction, il est par contre nécessaire d'augmenter l'intensité de l'épreuve et, lorsqu'il s ' agit d'une épreuve à plusieurs paliers, la FC du dernier d'entre eux devra être proche de sa valeur maximale théorique.

Épreuves recommandées aux sujets bien portants

Lorsqu 'une meilleure prédiction du vo2 max est requise, nonobstant 1 'absence de matériel de mesures directes, les épreuves indirectes, pro­gressives, continues, et maximales sont les plus indiquées. Elles consistent à réaliser le plus grand nombre de paliers possibles utilisant Je banc, le cycloergomètre ou le tapis roulant. L'effet demandé est obtenu à partir d'une intensité de travail augmentant lentement et pro­gressivement par paliers de 1, 2 ou 3 minutes selon le protocole utilisé. Le V02 max est prédit indirectement par le coût énergétique que requiert Je dernier palier réalisé. Il correspond à la valeur limite de la capacité aérobie d u sujet évalué, ou PMA Ceci indi­que que la valeur prédictive de l'épreuve aura préalablement été vali­dée en comparant la mesure indirecte à la mesure directe du V02 max .

L'intensité maximale nécessitée lors du dernier palier induit les limites d'une telle épreuve. La capacité anaé­robie , la motivation et le rendement mécanique des sujets peuvent en effet influer sur les résultats. Il existe un très grand nombre

(2) Idem. Cf. fascicule 8.7.- Capacilé aérobie. Pro­/Ocoles progressifs maximaux el indirecls sur ergocy -

d 'épreuves indirectes, progressives, continues et maximales permettant de prédire le vo2 max; nous ne retiendrons dans cette étude que la classification proposée par le dossier Évaluation 1981 du Comité Kino­Québec (TECPA) (2).

• Épreuves sur tapis roulant La marche

D Épreuve modifiée de Balke, Fox, Naughton et Haskell (1971)

Pour une vitesse constante de marche de 90 rn/min, débutant avec une pente de 0 f1Jo, la progression de cette épreuve consiste à augmenter de 2 % la pente du tapis toutes les 2 minutes. Tenant compte des nombreuses ver­sions de cette épreuve, il est indispen­sable de préciser le protocole choisi (ex : épreuve modifiée de Balke et coll. , 1971, 90 rn /min, 2 %, 2 min). La valeur la plus importante du V02 max pouvant être prédite à partir du dernier palier n'est ici que de 56 ml. min - 1.kg - 1.

D Épreuve du Centre EPJC de Fer­gusson et Gauthier (1971) Très semblable à la précédente, cette épreuve présente l'avantage d 'éviter des pentes excessivement élevées, la progression de 1 'effort étant o btenue par augmentation de la vitesse de marche au-delà d'une pente de 20 % .

La marche et la course OÉpreuve de l'Université de Mon­tréal, Léger (1976) A l'exception de la vitesse qui peut être augmentée en cours d 'épreuve pour passer de la marche à la course, le protocole de cette épreuve est sem­blable à celui du Centre EPIC. Il per­met d'évaluer des sujets qui peuvent

cie el lapis rou/ani, dans lequel une excellente étude critique et une revue bibliographique complète sur les

atte indre des vo2 max de 76.3 ml. min - 1.kg - 1.

D Épreuve de Mc Gill University, Montgomery (1981) Dans cette épreuve 1 'élévation pro­gressive de la pente est limitée à 10 % . C'est ensuite 1 'augmentation de la vitesse de déroulement du tapis qui permet d'obtenir la PMA. Cette épreuve permet aussi bien d 'évaluer les sujets sédentaires auxquels seule la marche est proposée, que les suj ets t rè s act ifs pouvant atte indre 81 ml.min -1.kg- 1.

La course 0 Épreuve de course à vitesse cons­tante, Léger (1981) La vitesse retenue est fonction de l'état de fo rme «apparente» du sujet. Elle peut être choisie entre 9.5 et 16 km/ h et reste ensuite constante durant l'épreuve. Seule la pente aug­mente jusqu'à une valeur maximale de 15 %. Le V02max correspondant au dernier palier peut se situer entre 57 .4 et93.1 ml.min - 1.kg- 1.

D Épreuve de course à pente cons­tante, Léger (1981) Seule la vitesse augmente de 1 km/ h par palier . La pente, choisie entre 0, 5 et 10 %, en fonction de 1 'état de forme du sujet, de la puissance de l'ergomètre et de la sécurité requise, reste constante durant toute la durée de l'épreuve. Les V02 max atteints au dernier palier peuvent se situer entre 80.3 et 90.6 ml.min -1 .kg - 1.

• Épreuve sur bicyclette ergométrique

Avec le cycloergomètre, le poids des sujets affecte directement les valeurs obtenues au cours de l'épreuve; c'est pourquoi il est indispensable d 'indi­vidualiser les progressions en tenant compte du poids de l'évalué. Généralement, les variations inter­individuelles du coût énergétique , en fonction de la puissance de l'exercice sur cycloergomètre, sont de l'ordre de 6% . Les régressions puissance-Y02 com­parées entre les différents protocoles sur bicyclette sont cependant très voi­sines, ce qui n'est pas Je cas avec l'épreuve de course sur tapis roulant.

différentes épreuves d'évaluation de la capacité aéro­bie sont réalisées.

Physiologie : évaluation du potentiel aérobie

Les études comparatives des résultats inter-épreuves sont donc tout à fait possibles lorsque la bicyclette ergo­métrique est utilisée, ce qui constitue un avantage important.

0 Épreuve de !'«International Bio­logical Programme» (1969) Le V02 max est initialement prédit au moyen d'une épreuve sous­maximale. Puis, en fonction du résul­tat, 1 'effort est prolongé à 70 OJo du V02 max prédit avec une progression de 200 kpm/min par palier de 2 min (200 kpm/min = 32.7 watts).

0 Épreuve de Hartung et Mc Miller (1978) Réalisée à une intensité élevée (80 rpm), cette épreuve s'adresse surtout aux sujets bien entraînés. Après un échauffement de 3 min à 60 rpm, elle débute par un palier correspondant à une puissance de 140 watts. La pro­gression est ensuite assez rapide : 40 watts par palier, ce qui, selon le poids du sujet, équivaut à une estimation de l'ordre de 6 à 8 ml. kg - 1.min - 1 par palier.

• Épreuves de banc ou «step-tests»

0 Épreuve de banc à hauteur et vitesse variables de montées­descentes, Balke et Skinner (1969) Cette épreuve requiert un banc, ou mini-escalier à 4 marches de 10, 20, 30 et 40 cm. La progression de cha­que palier, d'une durée respective de 3 min, est assurée par l 'élévation de la hauteur du banc jusqu'à 40 cm, puis par l'accélération du rythme des montées-descentes. Ce rythme est fixé à 30 montées-descentes/min durant les quatre premiers paliers et augmenté ensuite à 34.5, 40, 46, 50, ce qui correspond chaque fois à une dépense énergétique supplémentaire d'environ 7 ml. min - 1.kg - 1.

Le V02 max qu'il est possible d'éva­luer par cette épreuve ne peut attein­dre que 58.8 ml. min - 1.kg - 1 au der­nier palier, ce qui exclut l'évaluation d'athlètes présentant une puissance aérobie élevée.

0 Épreuve de banc de 40 cm à vitesse de montées-descentes varia­ble, Léger (1981) Contrairement à l'épreuve précé­dente, la hauteur de la marche est fixée uniquement à 40 cm; la progres-

sion est assurée par 1 'accélération du rythme des montées-descentes à cha­que palier, dont la durée propre est fixée à 2 min. A chaque palier cor­respond une augmentation de la dépense d'énergie d'environ 3,5 ml. min- 1.kg - 1, jusqu ' au maximum possible de 58.8 ml. min- 1.kg- 1 au dernier palier. Cette épreuve ne con­vient donc pas non plus aux athlètes de haut niveau.

Hormis les épreuves de banc qui, à la limite, peuvent être utilisées sans investissement . trop coûteux , toutes les épreuves indirectes précédentes requièrent un matériel lourd que l 'on ne peut rencontrer que dans les labo­ratoires moyennement équipés . De plus, ajoutée à l'imprécision relative de leurs résultats, la passation indivi­duelle qu'elles imposent les rendent difficilement accessibles à l'homme de terrain. Sans cesse confronté aux urgences de sa pratique, il lui importe en effet de pouvoir utiliser des outils simples, facilement accessibles et dont la qualité des résultats ne cède en rien à ceux obtenus en laboratoire.

0 ÉPREUVES DE TERRAIN

Parmi les activités physiques les plus naturelles de l'homme, la course figure incontestablement au meilleur rang. De plus, utilisant les masses musculaires des membres inférieurs, elle permet de solliciter pleinement 1 'efficacité du système de transport de l'oxygène. Il n'est pas étonnant alors de trouver une grande corréla­tion entre le VOz max et les courses de longue durée allant du 1500 rn au 10 000 mètres.

• Épreuves de courses de longue durée

0 Épreuve de Margaria et coll. (1975) Si 1 'on excepte les facteurs techniques ou tactiques, on peut estimer que le vainqueur de courses de longue durée est celui qui parvient à parcourir une des distances précédentes (de 1500 à 10000 rn) à la vitesse moyenne la plus élevée . Or, d'après Margaria et coll. (1975), la distance maximale «d» couverte en un temps «t » et ne solli­citant que les processus aérobies est donnée par la relation : d = 5 (V02 max - 6) t.

109

Il est cependant assez rare de ne pas sollici ter d'une manière concomi­tante la glycolyse anaérobie. Celle-ci intervient chaque fois que la vi tesse de course dépasse 1 'intensité pour laquelle seule l'énergie fournie pro­vient des processus aérobies (à partir environ de 75 à 85 % de V02 max selon le niveau d'entraînement des sujets ). L'énergie libérée par la glycolyse anaérobie étant approxima­t ivement égale à l'énergie libérée par le V02 max en l min (Margaria et coll., 1971), l'équation devient: d = 5(V02 max- 6)t + 5VOz max. On peut en déduire qu'une distance « d » peut donc être parcourue en une durée «t» d'autant plus courte que le V02 max est élevé.

A partir de la seconde équation, Mar­garia et coll. ont élaboré un nomo­gramme mettant en relation le Y02 max des sujets et les performances qu'i ls pouvaient atteindre sur des dis­tances au moins supérieures à 1000 m. Inversement, et c'est ce qui peut intéresser le praticien, les V02 max des sujets peuvent être estimés à par­tir de la simple connaissance de leur record sur une des distances précé­dentes (fig. 19). L'établissement d'un record est cependant subordonné à une bonne capacité physique : il est donc réservé aux athlètes bien entraî­nés qui ne constituent qu'un faible pourcentage de la population à éva­luer.

0 Épreuve de course de 12 minutes de Cooper (1968) C'est pourtant du même principe que procède l'épreuve populaire de 12 min de course proposée par Cooper . Cette épreuve est surtout recomman­dée aux personnes de moins de 35 ans , ou/et à celles qui ont suivi un programme progressif d'entraîne­ment durant un minimum de six semaines.

La simplicité de son principe a contri­bué à son succès. Il s'agit en effet de parcourir en courant (1 'alternance en marchant est admise), la plus grande distance possible en 12 minutes. 12 minutes est la durée limite pour laquelle un sujet peut maintenir une activité à une intensité proche de la PMA. Ce type d'exercice est donc principalement limité par le V02 max et celui-ci est prédit par la distance

Physiologie : évaluation du p otentiel aérobie Il l

du Y0 2 max s'ajoutent deux inconvé­nients supplémenta ires : - fai re courir une personne à une vitesse immédiatement élevée n'est pas sans risque pour les sujets peu entraînés ou présentant un système cardiovasculaire fragile ; - par ailleurs , la durée totale de l 'épreuve et les variations de la vitesse de course ne permettent pas d'accé­der à la connaissance de la vitesse correspondant à la PMA. La course de 12 min ou le 2 400 rn de Cooper ne sont en fait que des épreuves d 'éva­luation de l'endurance et non de la puissance aérobie du sujet. Or, si le développement rationnel de la capa­cité aérobie d 'un sujet est envisagé, il importe en priorité de connaître sa PMA. Selon les objectifs des séances d 'entraînement, cette donnée est indispen sabl e po ur d ét erm iner ensuite les vitesses correspondant aux

FORME PHYSIQUE

13-19

1. Très (hommesl < 2. 1 DO* mauvaise (femmesj < 1.600

Il. Mauvaise (hommes) 2,100 . 2.200 (femmesl 1.600 . 1.900

Il l. Moyenne (hommesj 2.200 . 2.500 (femmesl 1.900 . 2,100

IV. Bonne (hommesl 2.500 . 2. 750 (femmes) 2.100 . 2.300

V. Très bonne (hommes) 2.750-3 (femmesl 2.300 . 2.450

VI. Excellente (hommes) > 3 (femmes) > 2.450

Distance parcourue en vo2 max Distance parcourue en V02 max

12 min 12 min

Nbre de tours km ml.min - l.kg - 1 Nbre de tours km ml.min - l.kg- 1

4 00 1.6 24.5 • 7 2.8 51.3

4 1/ 4 1.7 26.7 • 7 1/ 4 2.9 53. 15

4 112 1.8 28.9 7 112 3.0 55.8

4 3/4 1.9 31.2 7 3/ 4 3.1 58.0

5 2.0 33.4 8 3.2 60.2

5 1/ 4 2. 1 35.6 8 1/ 4 3.3 62.5 • 5 1/ 2 2.2 37.9 8 1/ 2 3.4 64.7 • 5 3/4 2.3 40.1 8 3/4 3.5 66.9 • 6 2.4 42.3 9 3.6 69.2 * 6 1/ 4 2.5 44.6 9 1/ 4 3.7 71.4 • 6 112 2.6 46.8 9 1/ 2 3.8 73.8 * 6 3/4 2.7 49. 1 9 3/ 4 3.9 75.9 •

• Valeurs extrapolées car l'étude de Cooper se limitait entre 29 et 60 ml.min - t.kg - t

Tableau 8 - Épreuve de 12 minutes de course de Cooper sur une piste de 400 m. Les V02 max sont prédits à partir de :

Y (ml. min - l.kg - 1 ) = 22.35 1 (distance en km) - 11 .288

AGE (en années)

20-29 30-39 40-49 50-59 plus de 60

< 1. 950 < 1.900 < 1,850 < 1.650 < 1.400 < 1.550 < 1.500 < 1.400 < 1.350 < 1.250

1.950. 2.100 1.900 . 2.1 00 1.850 . 2 1.650 . 1.850 1.400 . 1,650 1.550 . 1.800 1.500 . 1.700 1.400. 1.600 1.350 . 1,500 1,250 . 1,400

2.100 . 2.400 2. 100 . 2.350 2 . 2.250 1.850. 2.100 1,650 . 1,950 1.800 . 1.950 1.700. 1.900 1.600 . 1.800 1.500 . 1.700 1.400 . 1.600 2.400 . 2.650 2.350 . 2.500 2.250 . 2.500 2.1 00 . 2.300 1,950. 2.150 1.950 . 2.150 1.900 . 2.1 00 1.800 . 2 1.700- 1.900 1.600. 1,750

2.650 - 2.850 2.500 . 2. 700 2.500 . 2.650 2.300 . 2.550 2,150 - 2.500 2.150 - 2.350 2.1 DO · 2.250 2 - 2.150 1.900 . 2.100 1,750 . 1.900

> 2.850 > 2.750 > 2.65(1 > 2.550 > 2.500 > 2.350 > 2.250 > 2.150 > 2.100 > 1.900

Tableau 9- Test de 12 minutes (marche ou course)- Distance (en km) parcourue en 12 min

FORME PHYSIQUE AG E (en années)

13-19 20-29 30-39 40-49 50-59 plus de 60

1. Très (hommes) > 15 : 31 * > 16 : 01 > 16: 31 > 17 : 31 > 19 : 01 > 20 : 01 mauvaise (femmes) > 18 : 31 > 19 : 01 > 19: 31 > 20: 01 > 20: 31 > 21 : 01

Il. Mauvaise (hommes) 12 : 11 - 15 : 30 14 : 01 . 16 : 00 14 : 44 . 16: 30 15 : 36 - 17 : 30 1 7 : 01 - 19 : DO 19 : 01 . 20 : 00 (femmes) 16 : 55 - 18 : 30 18 : 31 . 1 9 : 00 19 : 01 - 19 : 30 19 : 31 · 20 : DO 20 : 01 - 20 : 30 21 : 00 . 21 : 31

Ill. Moyenne (hommes) 1 0 : 49 - 1 2 : 1 0 1 2 : 0 1 - 14 : 00 1

1 2 : 31 - 14 : 45 13 : 01 - 15 : 35 14 : 31 - 17 : 00 16 : 16 - 19 : 00 (femmes) 14 : 31 - 1 6 : 54 15 : 55-18 : 30 16 : 31 - 19 : 00 1 7 : 31 . 1 9 : 30 19 : 01 - 20 : DO 19 : 31 . 20 : 30

IV. Bonne (hommes) 9 41 - 10 48 1 0 : 46 . 1 2 : 00 11 : 01 . 12 : 30 11 . 31 . 13 : 00 1 2 : 31 . 14 : 30 14 : 00 . 16 : 15 (femmes) 12 : 30 . 14 30 1 3 : 31 . 1 5 : 54 14 : 31 . 16 : 30 1 5 . 56 . 17 : 30 16 : 31 - 19 : 00 1 7 : 31 . 19 : 30

V. Très bonne (hommes) 8 : 37 . 9 : 40 9 : 45 . 10 : 45 1 0 : 00 . 11 : 00 1 0 : 30 . 11 : 30 11 : 00 . 12 : 30 11 : 15 . 13 : 59 (femmes) 11 : 50 - 12 : 29 12 : 30 . 13 : 30 13 : 00 - 14 : 30 13 : 45 - 15 : 55 14 : 30 . 16 : 30 16 . 30 - 17 : 30

VI. Excellente (hommes) < 8 : 37 < 9 : 45 < 10 : 00 < 10 : 30 < 11 : 00 < 11 : 15 (femmesl < 11 : 50 < 12 : 30 < 13 : DO < 13 . 45 < 14: 30 < 16 : 30

Tableau 10- Test de course sur 2 400 rn- Temps (en mn)

112

pourcentages du vo2 max à sollici­ter. L'ensemble des inconvénients précé­dents peut être pallié par 1 'utilisation d'épreuves indirectes, pro gres si v es, continues et maximales qui présen­tent en outre 1 'avantage d'indiquer la PMA (ou vitesse de course atteinte au vo2 max).

Épreuves indirectes progressives, continues et maximales

Ces épreuves évaluent indirectement et de façon très satisfaisante la con­sommation maximale d'oxygène . Elles utilisent les mêmes principes que les épreuves progressives indirec­tes sur tapis roulant. Leur passation collective, leur déroulement très pro­gressif et les nombreuses données qu'elles fournissent contribuent au vif succès qu'elles rencontrent actuel­lement au Canada, en France et dans bien d'autres pays.

Le principe commun de leur proto­cole est simple : courir le plus long­temps possible en respectant la vitesse imposée, laquelle est augmen­tée au moyen d'une bande magnéti­que émettant des sons à intervalles réguliers. A chaque son, le sujet doit se trouver au niveau d'un des points de repère placés à distances données. Le sujet est ainsi amené de la marche vers la course de plus en plus rapide jusqu 'à une vitesse limite personnelle à partir de laquelle il ne peut plus sui­vre une nouvelle accélération. Cha­que changement de vitesse corres­pond à un nouveau palier, et chaque palier peut durer une ou deux minu­tes selon l'épreuve choisie.

L'intensité et la durée de l'effor t sont principalement limitées par le méta­bolisme aérobie. Le V02 max est pré­dit indirectement en attribuant au dernier palier le coût énergétique moyen de la vitesse de course atteinte. Lorsque l'évalué s'arrête, il lui suffit de retenir le palier corres­pondant annoncé par l 'enregistre­ment magnétique et de lire sur le tableau de l'épreuve le coût énergéti­que équivalent (ta bi. 11, 12 et 13). En fonction des aires d 'évolution dis­ponibles, l 'épreuve peut se dérouler

(3) Il est possible de se procurer les cassettes des dif­férentes épreuves aux adresses suivantes :

Travaux et Recherches n ° 71 Spécial Évaluation

selon les protocoles suivants : sous la forme d'une course-navette avec des paliers de 1 ou de 2 min, et sur une piste de 200, 300 ou 400 m.

0 Épreuve de course navette de 20m àpaliersde2min(Léger, 198 1) Cette épreuve convient à toute per­sonne ne pouvant bénéficier d'une piste de 200 rn ou plus Uoueurs de sports collectifs, joueurs de tennis, scolaires ... ) La course navette est délimitée par deux lignes parallèles tracées à 20 rn 1 'une de 1 'autre (lignes de touche d'un terrain de hand-ball) (fig. 20). La cas­sette pré-enregistrée du protocole de l'épreuve (3) donne les sons corres­pondant au passage sur chaque ligne ainsi que tous les renseignements nécessaires. Si le sujet est en avance par rapport au son, il doit ralentir son allure et, inversement , lorsqu'il est en retard. Cet ajustement constant à la vitesse imposée ajoute à l 'intérêt pédagogi­que et à l'aspect ludique de l'épreuve. D'autre part, la bande magnétique donne toutes les instructions au fur et à mesure du déroulement du test, ce qui rend son utilisation extrêmement simple. Le sujet retient le numéro du palier auquel il s'est arrêté. Il lui suffit alors d'en lire la correspondance sur le tableau (tabl. 11).

Exemple si un sujet s'arrête au palier 15 1/ 4, son vo2 max prédit est : 52.5 + ~ = 53 .375 arrondi à

4 53.40 ml.min - l.kg - 1.

Sa vitesse de course correspondant au V02 max (ou PMA) s'élève à 12.29 km/hou 204.8 rn/min ou encore 3.41 m/s, et la durée totale de l'épreuve est égale à 16 min + 2 min/ 4 = 16 min30 s . Son excellente corrélation (r = 0.84) entre le nombre de paliers effectués ou la vitesse maximale et le vo2 max mesuré directement au cours de l'épreuve, démontre sa vali­dité et permet de calculer son équa­tion de prédiction (Y = 5.857 X -19.458; y = vo2 max exprimé en ml. min- I.kg - 1 et X = vitesse du dernier palier effectué exprimé en km/ h). De plus, son indice de fidélité r = 0.875 indique une reproductibi­lité acceptable. Les caractéristiques précédentes placent cette épreuve au premier rang de tous les tests indi­rects, y compris ceux se déroulant en laboratoire.

Les caractéristiques du protocole de l'épreuve navette de 1 min sont réu­nies dans le tableau 12. Il faut toutefois remarquer que les deux épreuves précédentes ne prédi­sent que les vo2 des sujets adultes. Pour les enfants et adolescents une

GYMNASE OU COUR DE RÉCRÉATION

E 0 N

t 1 2 3 4 5 6 7 8 . . . . . . . . . . . . . . . . 25 rn

Figure 20- Surface délimitée par deux lignes parallèles situées à 20 rn l'une de l'autre. Dans l'épreuve navette, les sujets évalués doivent effectuer des allers et retours en bloquant chaque fois un pied derrière une de ces deux lignes au moment de

l'audition d'un «tut» sonore donné par une bande magnétique.

LÉGER (L.).· Département d'Éducat ion Physique -Université de Montréal - Bd Edouard Montpetit -Montréal - Province du Québec -Canada.

CAZORLA (G.).· C.R.E.P.S. de Bordeaux. 653 cours de la Libération - 33405 Talence Cedex

Physiologie: évaluation du potentiel aérobie 113

Paliers vo2 max" Temps Vitesse Temps Mel. ml min Fractioné

kg min km /h rn/ min mis s/20 rn•

Paliers V02 • Vitesse Tem ps

fractionné min ml.min.- 1 kg- 1

km/ h rn/ min m/s sur 20 rn (s)

7 24.5 2 7.51 125.1 2.08 9.693 1 26.2 8.0 133.3 2.22 9.009 9 31.5 4 8.70 145.0 2.42 8.276 2 29.2 9.0 150.0 2.50 8.000

10 35.0 6 9.30 155.0 2.58 7.744 3 32.1 9.5 158.3 2.64 7.576 Il 38.5 8 9.90 164.9 2.75 7.276 4 35 10.0 166.7 2.78 7.200

12 42 .0 10 10.49 174.9 2.9 1 6.862 5 37.9 10.5 175.0 2.92 6 .857

13 45.5 12 11.09 184.8 3.08 6.492 6 40.8 11.0 183.3 3.06 6 .545

14 49.0 14 11.69 194.8 3.25 6. 160 7 43 .7 11.5 191.7 3.19 6.261

15 52.5 16 12.29 204.8 3.41 5.860

16 56.0 18 12.88 214.7 3.58 5.589

17 59.5 20 13.48 224.7 3.74 5.341

8 46.6 12.0 200.0 3.33 6.000

9 49.6 12.5 208.3 3.47 5.760

10 52.5 13.0 216.7 3.61 5.538

I l 55.4 13.5 225.0 3.75 5.333 18 63.0 22 14.08 234.6 3.91 5.114

12 58.3 14.0 233.3 3.89 5.143 19 66.5 24 14.68 244.6 4.08 4.906 13 61.2 14.5 241.6 4.03 4.966 20 70.0 26 15.27 254.6 4.24 4.714 14 64.1 15 .0 250.0 4.17 4.800 21 73 .5 28 15.87 264.5 4.41 4.537 15 67. 1 15 .5 258.3 4.3 1 4.645

22 77.0 30 16.47 274.5 4.57 4.372 16 70.0 16.0 266.7 4.44 4 .500

23 80.5 32 17.07 284.4 4.74 4.2 19 17 72.9 16.5 275.0 4.58 4.364

18 75.8 17.0 283.3 4.72 4 .235

• Précision minimale de 0.01 s nécessaire pour assurer l'exactil ude du test.

19 78.7 17.5 29 1.7 4.86 4. 114

20 81.6 18.0 300.0 5.00 4 .000

•• Basé sur y = 5.857 x - 19.458; SEE = 5.4, r = 0.84 et n = 91 21 84.6 18.5 308.3 5.14 3.892 adu ltes, hommes el fem mes (y :: vo2 max, ml. min - 1. kg - 1 et x = vitesse maximale sur tracé navette de 20 rn , km/ h). • validé pour les sujets âgés de 18 ans et plus.

Tableau Il - Épreuve progressive de course navette de 20 rn à paliers progressifs de 2 min (Léger, 198 1)

Tableau 12- Épreuve progressive de course navette de 20 rn avec paliers de 1 minute (Léger, mai 1981)

Palier Vitesse Prédiction V02 max, ml kg - 1 min - 1 selon la vitesse, km h - 1 et l'âge, années•• min maximale

km h 1 6 7 8 9 10 Il 12 13 14 l s lu 1 7 ~ 18

1 !1. 5 46. 9* '·s. o• '•3. o• 41. 1* 39 . 1. 3 7. 2. 35 . 2* 3). J• 31.4 * 29 . 4. 2 7 . 5. 2 s. s• 2 3. 6• 2 9 . 0 49.0 '· 7. 1 4 5. 2 4 3. 4 41. s• 3'L 6* 37 . 8* 35.9* 34 .1 * 32 . 2* 30 . 3* 2R . 5• 26.6* J 9. 5 51.1 49.3 4 7. 5 4 5. 7 43.9 4 2. 1 40.3* 38. 5* 36. 7* 35.0* 31. 2* 31.4 29 . 6

4 10. 0 53. 1 51.4 49 .7 48. 0 46.3 44.6 4 2.9 ltl . 2 39 .4* )7 .7* 36.0 )4. J 32.6 5 10 . 5 55.2 53 . 6 51.9 50 . 3 48.7 4 7. 0 45.4 43 . 8 42 . 1 40.5 38 . 9 37 . 2 3 5. 6 6 11.0 57 . 3 55 . 7 54. 2 52.6 51. l 49 . 5 47 . 9 46.4 44.8 43.3 41.7 40. 2 3a . 6

7 11.5 59 . 4 57.9 56 . 4 54.9 53.4 52.0 50.5 49.0 '• 7. 5 46.0 44 . 6 4 3. 1 41.6 8 12.0 61. 5 60. 1 58 .6 57.2 55.8 54 . 4 53.0 51.6 50 . 2 48.8 4 7 . 4 4 ~. 0 44,6 9 12. 5 63.5 62.2 60.9 59.6 58.2 56.9 55 . 6 54 . 2 52.9 51.6 50.3 48.9 4 7. 6

10 13.0 65 . 6* 64.4* 63 .1 * 61.9* 60. 6* 59.4. 58 .1 56 .9 55.6 54 .4 53 .1 51.9 50.6 11 13.5 67.7* 66.5* 65 . 3* 64 .2* 63.0* 61. 8* 60 . 6* 59.5* 5a . 3 57.1 56 . 0 54 . 8 53 . 6 12 14 . 0 69 . a• 68.7* 67.6• 66 . 5* 65. 4* 64. 3* 63.2* 62 . 1* 61.0 59.9 58.a 57.7 56 . 6

' 13 14.5 71. 9* 70.8* 69.a• 68.8* 67. a • 66.a• 65.7* 64.7* 63 . 7* 62.7* 61.6 60. 6 59 . 6 14 15.0 73. 9* 73.0* 72. 0* 71.1 * 70.2* 69.2* 68 . 3* 67 . 3* 66 . 4* 65. 4* 64 .5 63 . 6 62 . 6* 15 15.5 76 . 0* 75 .1* 74 . 3• 7 3. 4. 72.5* 71. 7* 7o . a• 69.9* 69.1* 68. 2* 67 . 3" 66 . 5" 65 . 6*

16 16.0 7a . 1• 77. 3* 76 . 5* 75. 7* 74. 9* 74 .1* 73.4* 72 . 5* n . a• 71 . 0* 70.2* 69 . 4* "8 . 6* 17 16.5 80 . 2* 79 . 5* 78. 7* 7a.o • 77.3* 76.6* 75.9* 7 s. 2* 74 . s• 73 . 8* 73 . 0* 72.3* 71 . 6* 18 17.0 a2.3* 81. 6* 81 . 0* a0.3* 7 9. 7. 79.1* 7a. 4* ". a• 77. 2* 76 . 5* 75.9* 75.3* 74 . 6*

19 17 . 5 84 . 3* 83 . a• 83 . 2* a2.7* a2.1* 81 . 5* 81. 0* 80.4* 79 . 9* 79.3* 78.7* 78.2* 77 . 6* 20 la.o 86 .4 * a5 . 9* as . 4* a5 . 0* a4 . 5* a4 . 0* a3 . 5* 83 . 0* 82 . 5* 82.1* 81. 6* al.1* ao . 6•

•• Age : 6 ans = 6.0 à 6.9 elc. ViJesse : km h - 1 = 8 ± 0.5 palier, nombre ou minutes V0 2 max: mlkg - lmin - 1 = 31.025 + 3.238 vitesse, km h - 1 - 3.248 âge.années + 0. 1536vitcsse x âge Les valeurs avec • sont extrapolées au-delà de ± 2 s, intervalle expérimental des données.

Tableau 13 - Prédiction du Y02 max d'après un test progressif de course navette de 20 mètres (D. Mercier, L. Léger, J . Lambert, mai 1983)

114

étude récente (Mercier et coll., 1983) propose les vo2 max extrapolés à partir de la vitesse du dernier palier effectué dans 1 'épreuve navette de 1 min (tabl. 12 et 13).

Limites des épreuves navette de 20 m

Les résultats obtenus peuvent être légèrement affectés par la capacité anaérobie, la motivation et le rende­ment mécanique. De plus les allers­retours maintes fois répétés peuvent non seulement lasser mais aussi sous­estimer le vo2 max par rapport à celui obtenu par épreuve maximale progressive sur grand terrain. En effet, il se peut que le fait de se blo­quer à chaque ligne de 20 rn entraîne une mise en réserve d 'énergie élasti­que dans les muscles sollicités. L'énergie élastique ou «énergie gra­tuite» serait alors restituée au cours de chaque 20 rn de course, ce qui pourrait partiellement expliquer les valeurs sensiblement plus faibles des V02 max ainsi obtenus. Enfin , d'une manière générale la course sur piste recueille la préférence des athlètes coureurs et notamment des spécialis­tes de course de demi-fond et de fond.

0 Épreuve progressive de course sur piste (Léger et Boucher, 1981) Le principe de cette épreuve demeure identique à celui des deux épreuves précédentes, mais il s'agit de courir autour d'une piste de 200, 300, 400 rn étalonnée tous les 50 rn (fig. 21).

Le V02 max est prédit à partir de l 'équation suivante :

y = 14.49 + 2.143 x + 0.0324 x2 dans laquelle y est le V02 max exprimé en ml. min - l.kg et x la vitesse atteinte au dernier palier réa­lisé exprimée en km/h.

Le V02 max peut être lu aussi sur le tableau 14.

L'inco nvénient majeur de cette épreuve est qu'elle requiert un magnétophone puissant ou une sono­risation du stade où se trouve la piste. Cependant, pour éviter cet écueil , 1 'évaluateur peut placer un magnéto­phone normal sur le porte-bagages d'une bicyclette et ainsi conduire en le précédant le groupe d'évalués.

Travaux et Recherches n o 7 1 Spécial Évaluation

Exemples d'utilisation des épreuves pro­gressives de course Hormis les inconvénients mineurs précédents, les épreuves indirectes continues progressives et maximales, de course navette et de course sur piste présentent 1 'incomparable avan­tage d'accéder aux nombreux rensei­gnements permettant de planifier plus rationnellement un programme

!'::. A

~-- ---------.. 50 m

de remise en forme du sédentaire ou d'entraînement de l'athlète. Pour améliorer sa capacité aérobie, il est recommandé de courir 2 à 3 fois par semaine à une intensité sollicitant 70 à 80 OJo de sa PMA. De même, pour l'athlète, l'intensité à laquelle il désire s'entraîner dépend de l'impor­tance accordée à telle ou telle compo­sante de la performance. Par exem-

60 Piste de 400 m

(n'utiliser que le premier couloir) B 6

c 8

Figure 21 - Piste de 400 rn étalonnée tous les 50 rn pour la réalisation de l'épreuve indirecte continue progressive maximale de Léger et Boucher (1981)

Palier vo2 • Durée Vitesse Temps fractionné Met. ml.min - lkg - 1 min km.h - 1 m.s- 1 sur 50 rn (s)

5 17.5 2 6.00 1.67 30.000

7 24.5 4 7. 10 1.97 25.350

9 31.5 6 7.16 1.99 25.140

10 35.0 8 8.48 2.36 21.226

Il 38.5 10 9.76 2.71 18.442

12 42.0 12 11.00 3.06 16.364

13 45 .5 14 12.21 3.39 14.742

14 49.0 16 13.39 3.72 13.443

15 52.5 18 14.54 4.04 12.380

16 56.0 20 15.66 4.35 11.494

17 59.5 22 16.75 4.65 10.746

18 63.0 24 17.83 4.95 10.095

19 66.5 26 18.88 5.24 9.534

20 70.0 28 19.91 5.53 9.041

21 73.5 30 20.91 5.81 8.608

22 77.0 32 21.91 6.09 8.21 5

23 80.5 34 22.88 6.36 7.853

• Validé pour les sujets âgés de 18 ans et plus

Tableau 14 - Épreuve progressive sur piste (paliers de 2 min) Léger- Boucher (1981)

Physiologie : é11aluation du potentiel aérobie

VO:.! I\IIA.X

~ :: ~ ··): : ~~~'l;~l ~

00 .

-2~

BO .

70 ~ 20

00 .

·10 00

ECHELLE I

ECHELLE III

Y,dësiré

100

·DO

·70

·DO

ECHELLE II

Figure 22- Nomogramme pour déterminer l'intensité absolue d'entraînement (vitesse de course, échelle III) à partir de la capacité aérobie (V02 max, échelle I) et de

l'intensité relative désirée pour l'entraînement (o/o vo2 max, échelle Il).

pie, un coureur de demi-fond qui souhaite travailler sur des distances longues pour développer son endu­rance aérobie sans trop accumuler de lactate , une intensité correspondant à 70 OJo de son V02 max est recomman­dée. S'il veut au contraire s'habituer à supporter des concentrations lacti­ques importantes, des pourcentages plus élevés lui sont conseillés . Bref, dans 1 'entraînement actuel, il est tou­jours fait référence au pourcentage de PMA, mais combien de sujets connaissent-ils vraiment leur V02 max et leur PMA? Cette question peut désormais, avec une marge d'erreur limitée, obtenir une réponse positive sans avoir recours aux épreu­ves de laboratoire.

De plus, Mercier et Léger (mai 1980) ont mis au point un nomogramme (fig. 22) permettant d'obtenir immé­diatement les vitesses de course cor­respondant aux pourcentages de V02 max souhaités. Il est cependant nécessaire de connaître préalable­ment son V02 max, et ceci est tout à fait possible grâce aux trois épreuves précédemment décrites . Ces épreu­ves, ajoutées à l'exploitation du nomogramme, forment un tout très

intéressant pour l'entraîneur qui désormais bénéficie d 'un outil de «terrain» simple, facilement accessi­ble et d'une précision tout à fait con­venable.

Exemple d'utilisation

Commencer d'abord par la passation collective d'une des trois épreuves progressives précédentes. Puis déter­miner 1 'intensité relative à laquelle s'entraîner. En se référant à la figure 22, noter sur 1 'échelle verticale de gauche (I) votre V02 max et, sur celle de droite (Il), 1 'intensité relative sou­haitée. Relier ensuite ces deux points d'une droite, celle-ci croise l'échelle oblique (III) en un point qui donne directement la vitesse de course ainsi précisée . Par exemple , si un sujet dont le V0 2 max es t de 70 ml .min - 1. kg- 1 désire s'entraîner à 70 % de sa consommation maximale d'oxygène, sa vitesse de course sera de 13.7 km/ h. Enfin, pour t rouver l'équivalent de cette vitesse de course exprimée en temps de passage pour la distance qui convient le mieux à l'entraînement, se reporter à la figure 23 : 4 min 28 s au km ou 1 min 48 au 400 rn pour la vitesse précédente soit 13.7 km/ h.

115

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Figure 23 - Équivalence entre vitesse de course et temps fractionnés sur

différentes distances

Conclusion

Le volume de cet article montre à l'évidence l'importance que l 'évalua­tion accorde à la connaissance de la capacité aérobie. Parce qu'elle est le reflet de la consommation cellulaire de l'oxygène, elle donne de bonnes indications sur l'état fonctionnel des éléments de la chaîne qui assume son transport de 1 'environnement à la cel­lule : systèmes ventilatoire et surtout cardio-vasculaire, considérés à juste titre comme les facteurs fondamen­taux de ce qu'il est de coutume d'appeler capacité physique.

Sans prétendre être exhaustif, selon la population à évaluer , les objectifs de l'évaluation et les moyens disponi­bles, nous souhaitons que l'évalua­teur puisse trouver dans cette étude l'épreuve et la mesure les mieux adaptées à ses besoins. Dans le cas contraire, il pourra compléter cette information par la lecture des réfé­rences bibliographiques qui l 'accom­pagnent.

116

CALCULS DE V01 .

Lorsque le sujet réalise son épreuve, les conditions ambiantes (tem­pérature, pressions barométrique et en vapeur d'eau) sont sujettes à variations. Il faut donc convertir les mesures obtenues dans ces conditions en mesures standard :c'est ce qui est exprimé par les ini­tiales ATPS (Ambient Temperature and Pressure, Saturated) et STPD (Standard Temperature and Pressure, Dry - c'est-à-dire à 0° Celcius ou 273 ° Kelvin, 760 mmHg et sans pression de vapeur d'eau).

La conversion des volumes s'établit à partir de la formule suivante :

(273 + 0) V STPD V ATPS x (1)

(760 - 0) (273 + Ta) ___..._....--

Facteur STPD

Le calcul de V STPD requiert donc la connaissance de la pression barométrique (Pb), de la pression en vapeur d'eau (Ph10), et de la température ambiante (Ta) . La Ph10 n'est nécessaire que si V01 est calculé à partir du volume inspiré (technique par mesures auto­matiques)

A

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Figure 24 - Nomogramme indiquant le facteur à utiliser pour transformer un volume ATPS• en volume STPDb

Travaux et Recherches n o 71 Spécial Évaluation

- Calcul du V01 à partir du VE (technique Sac de Douglas)

(1. FEol - FE.col) V01 = VE. STPD

1. Fiol - FI. col Comme dans l'air ambiant,

ol inspiré = 20.93 o/o et col inspiré = 0.03 f1Jo : l'équation (2) devient

V01 = VEsTPD 0.2648 (1 - FEo1 - FEco1) - FE o2)

oxygène vrai expiré ou «True oxygen)) E

- Calcul du V01 à partir de V1 (technique automatique)

V02 =VI STPD FI02 ( 1 FEco2) - FEo2 (1 - FI co2)

1 - FE02 - FEco2 oxygène vrai inspiré = «True oxygen)) 1

Pour le développement complet de ces calculs voir notamment :

LÉGER (L.).- Principes de la mesure de la consommation d'oxygène en circuit ouvert et calorimétrie indirecte. Département d'E.P.S., Université de Montréal. DENIS (C.).- Aspects pratiques des quelques épreuves d'aptitude bioénergétiques. Laboratoire de physiologie de l'activité physique. Faculté de Médecine de SI-Étienne.

A

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Le quol ient respiratoire Rest donné par la formule :

R = %CO~ dans l'a ir expiré - 0.03 cocllicient d 'o xyp.t'·nt• na i

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... . ,, ·o·après Consolazio e1 al. (1963).

Figure 25 - Détermination du quotient respiratoire et du coefficient d'oxygène vrai à partir de l'analyse de l'air expiré

Physiologie : évaluation du potentiel aérobie

Vue d'ensemble sur les épreuves d'évaluation de la capa­cité aérobie :élaboration, validation et limites de signifi­cation .

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