Embed Size (px)
Citation preview
1
Utilisation d’outils d’aide à l’entraînement :
Quantification de la charge du travail Aérobie.
DARSAU-CARRE Rodolphe
2
Introduction ........................................................................................................................ 3
I. Validité de l’utilisation de la fréquence cardiaque dans l’entraînement : ...................... 4
A. Validité de l’utilisation de la fréquence cardiaque dans le contrôle de l’entraînement
aérobie : .............................................................................................................................. 4
B. Les différentes méthodes de l’utilisation de la fréquence cardiaque dans
l’entraînement aérobie : ...................................................................................................... 8
1) La méthode de la fréquence cardiaque maximale : .................................................... 8
2) La méthode de la fréquence cardiaque de réserve :.................................................... 9
3) La méthode de la charge interne : ............................................................................ 10
II. Présentation des possibilités et de l’intégration dans l’entraînement du logiciel
« Pro2 ». ............................................................................................................................... 14
A. Présentation du fonctionnement du logiciel : ............................................................... 14
B. Analyse générale des courbes de fréquence cardiaque : .............................................. 18
1) Cas d’un effort continue : ......................................................................................... 20
2) Indice de récupération : ............................................................................................ 22
3) Cas d’un effort intermittent : .................................................................................... 23
C. Autres outils d’aide à l’analyse de la quantification de la sollicitation aérobie : ..... 25
1) La dérive pulsative: .................................................................................................. 25
2) La superposition de courbes : ................................................................................... 27
D) Cas concret de l’utilisation de la FC dans l’aide à la connaissance des méthodes
utilisées dans l’entraînement : .......................................................................................... 30
Bibliographie: ................................................................................................................... 35
Annexe : ........................................................................................................................... 37
Notion de tests triangulaires : ................................................................................................... 38
3
Introduction
L’exigence du sport de haut niveau est au fil de l’histoire du sport moderne devenue de plus
en plus importante. Si dans un premier temps les entraîneurs ont choisi d’augmenter le
volume de travail, nous sommes aujourd’hui arrivés à une charge de travail que l’on ne peut
dépasser sans engendrer des problèmes traumatologiques chez les sportifs.
Pour continuer à faire progresser les sportifs, les entraîneurs recherchent aujourd’hui toujours
plus de qualité dans leurs entraînements. Afin de ne rien laisser au hasard, ils sont passés
d’une démarche empirique basée sur l’expérience de l’entraîneur, à une démarche plus
« scientifique » où l’entraîneur évalue les athlètes et les méthodes d’entraînement pour en tirer
des leçons.
Pour mettre en évidence les choses qu’il ne pourrait voir seul, ou pour simplifier sa tâche dans
son travail, l’entraîneur a recours à des outils d’aide à l’entraînement.
Valider l’outil est indispensable pour vérifier si les éléments sur lesquels reposent l’outil sont
fiables.
Il est également très important d’observer ce que l’entraîneur met derrière l’outil. Il ne s’agit
pas d’utiliser un outil pour donner l’impression d’une rigueur dans l’entraînement. L’outil doit
être pleinement intégré dans l’entraînement. Les données qu’il fait ressortir doivent être
analysées comme des informations précieuses dans le but de faire progresser le sportif.
Pour illustrer cette démarche, j’ai choisi de présenter un outil d’analyse de la fréquence
cardiaque, le « PRO puls endurance» proposé par la société Cardisport, produit que j’utilise
continuellement lors de mes séances aérobies.
Nous allons dans un premier temps nous intéresser à la validité de l’utilisation de la fréquence
cardiaque dans l’entraînement afin de vérifier si ce paramètre est un indicateur pertinent du
contrôle de l’entraînement aérobie.
Dans un deuxième temps, je présenterai comment cet outil peut permettre d’améliorer la
gestion du couple volume, intensité en passant en revue les différents exercices aérobie qui
peuvent exister dans l’entraînement du sportif.
4
I. Validité de l’utilisation de la fréquence cardiaque dans l’entraînement :
A. Validité de l’utilisation de la fréquence cardiaque dans le contrôle de
l’entraînement aérobie :
1) Utilité de la fréquence cardiaque dans l’entraînement :
Depuis de nombreuses années la fréquence cardiaque (fc) est utilisée dans l’entraînement pour
fixer ou contrôler les intensités des séances aérobies.
Cette utilisation découle de l’observation d’une relation linéaire entre la fréquence cardiaque
et la VO2 Max, lors d’un test triangulaire où la vitesse est incrémentée progressivement. (Voir
définition en annexe)
La VO2 désigne la consommation d’oxygène par unité de temps. C’est la célèbre équation de
Kick qui veut que :
VO2 Max = VES MAX × Fc Max × (Ca O2 – Cv O2)
Cette équation comporte deux composantes :
La première composante reprise en rouge, désigne le débit cardiaque et multiplie le volume
d’éjection systolique (VES) et la fréquence cardiaque. Elle permet de mesurer la capacité du
système cardio-vasculaire à capter l’oxygène.
La seconde composante reprise en bleu, désigne la capacité du muscle à consommer
l’oxygène, en observant la différence de concentration en oxygène présent dans l’air (Ca O2)
et la concentration d’oxygène expirée par le sportif (Cv O2). La différence étant la
consommation des muscles en oxygène.
Cette relation exprime les capacités maximales du système aérobie, puisque la VO2 Max
correspond à la Puissance Maximal Aérobie (PMA).
Une fois cette relation connue, il est possible de connaître le pourcentage de consommation
d’oxygène maximale engendrée par un effort et donc la sollicitation du système aérobie sur
cet exercice.
5
Si cette méthode est très précise, elle ne peut être utilisée couramment sur le terrain. Elle est
mesurée par un analyseur d’échange gazeux. Même s’il existe des systèmes portatifs
utilisables sur le terrain, cet outil est très contraignant dans sa mise en service mais également
pour l’athlète harnaché d’un masque et du système d’analyseur de gaz.
L’analyseur de gaz est donc avantage l’outil du chercheur qui valide les méthodes
d’entraînement.
L’observation d’une relation linéaire sur un exercice triangulaire entre la VO2 et la fréquence
cardiaque a conduit les entraîneurs à utiliser la fréquence cardiaque dans l’entraînement.
Cette utilisation est liée à une première découverte faite par Astrand et Ryhming [1] (1954)
qui démontre une relation linéaire entre l'évolution de la fréquence cardiaque et l’intensité de
l’exercice au cours du test triangulaire.
Plus tard cette relation sera affinée par une relation linéaire entre le débit cardiaque et la
consommation d’oxygène (VO2) au cours d’un même test triangulaire et ceci jusqu'à
l’obtention de la VO2 Max.
Comme nous le rappelle Véronique Billat dans « Physiologie et méthodologie de
l’entraînement »[2], cette relation linéaire est due au fait que le volume d’éjection systolique
arrive très rapidement à des valeurs maximales au cours d’un exercice aérobie. Tout au long
de l’exercice il n’y a plus que la fréquence cardiaque qui évolue.
La fréquence cardiaque permet donc de donner une idée de la consommation d’oxygène
(VO2) mais cette fois ci uniquement lors d’un exercice à dominance aérobie.
Par extrapolation on obtient donc une idée de la sollicitation du système aérobie engendré au
cours de cet exercice aérobie.
6
2) Précaution d’utilisation de la fréquence cardiaque dans
l’entraînement :
Si dans la première partie nous avons mis en évidence que la fréquence cardiaque donne une
idée de la consommation d’oxygène, il faut toutefois prendre cet indicateur avec précaution.
Comme nous fait part Eric JOUSSELLIN [3] l’utilisation d’un cardio-fréquencemètre n’est
intéressante que si l’entraîneur maitrise les principes de base de la physiologie de l’exercice,
afin d’analyser les courbes de fréquence cardiaque. Il rappelle également que cette méthode
ne mesure que la sollicitation du système aérobie et que son utilisation doit donc rester
uniquement sur ces efforts.
Une étude menée par O'Toole et Coll [4] en 1998, sur un public de triathlètes, s’est intéressée
à la validité des méthodes de mesure de la fréquence cardiaque maximale. Cette étude a
comparé les valeurs obtenues par la formule d’Astran qui veut que la fréquence cardiaque
maximale corresponde à 220bpm – âge du sujet avec les valeurs réelles de fréquence
cardiaque maximale.
Elle arrive ici à un coefficient de corrélation très faible (r = 0,63) avec des écarts individuels
très importants.
A titre d’exemple, la mise en relation de cette donnée avec les données avancées par Platonov
[9] (1987) et sa modélisation de la fréquence cardiaque en zone de stimulations fonctionnelles
par rapport au niveau de l’individu énonce que la sollicitation minimale pour développer la
puissance maximale aérobie se situe entre 80 et 100 % de Fc Max chez le débutant, 90 et 100
% de Fc Max chez le confirmé et entre 95 et 100 % chez l’expert. Platonov nous montre ici
que plus le niveau de l’athlète en aérobie est important plus la marge d’erreur dans la
sollicitation est mince.
On comprend pourquoi de nombreux auteurs comme O'Toole et JOUSSELLIN
précédemment cités préconisent une individualisation de la lecture de la fréquence cardiaque
qui passe forcement par la réalisation d’un test triangulaire.
7
Le problème majeur pour utiliser la FC, comme outil d'estimation de l'intensité de l'exercice,
est l'évaluation de la FCM.
Beaucoup d’ouvrages de physiologie prônent l’utilisation de la formule : Fc max T = 220 –
âge, pour estimer la fréquence cardiaque maximale théorique (Fc MaxT) d’une personne en
vue de gérer l’intensité de l’exercice. Or, depuis de nombreuses années, nous savons que cette
relation n’est pas fiable.
Cette formule n’est en fait qu’une estimation approximative obtenu par Fox et Coll. (1971) [5]
en traçant une droite passant au plus près de la majorité des valeurs de Fc Maximal.
Il s'est avéré que les extrapolations à partir de Fc Max pouvaient être entachées d'erreurs.
Certains auteurs comme Cazorla et Coll. en 1984 ont montré que des sous- et surestimations
apparaissent facilement dès lors que l'on utilise une valeur de FC calculée à partir d'une valeur
théorique. Principalement par le fait qu’il existe un écart type d’environ 10 battements pour
une même tranche d’âge.
Il parait donc indispensable pour individualiser l’entraînement de connaitre cette valeur de Fc
Max à partir d’une mesure directe. Pour cela il semblerait que la meilleure façon de l’obtenir
serait de réaliser un test triangulaire ou la vitesse serait progressivement augmentée dans le
temps, comme par exemple le test de Brue.
L’avantage de cette méthode est que la Fc Max est immédiatement disponible et peut être
mise en relation avec un autre paramètre de terrain comme la VMA, pour affiner
l’optimisation des séances d’entraînement.
8
3) Conclusion sur l’utilisation de la fréquence cardiaque :
Les physiologistes ont démontré que les fréquences cardiaques ne sont valides qu’à titre
individuel. A partir de là, il faut être extrêmement prudent lorsqu’on veut tirer des conclusions
à partir de données de sujet de conditions physiques ou d’âges différents et des économies
fonctionnelles différentes s’il s’agit d’un sujet expert ou débutant.
Or, l’enregistrement des fréquences cardiaques n’a de sens que s’ils sont mis en relation avec
les vitesses, les intensités et les formes d’un exercice.
Cela n’est possible que si l’on connait les capacités fonctionnelles du sportif en question, à
partir d’un étalonnage de ses possibilités aérobies.
Il est donc nécessaire de réaliser des tests afin de définir précisément ce potentiel.
L’utilisation de la formule d’Astrand pour définir la Fc Max rend tout essai
d’individualisation de l’entraînement aérobie impossible.
B. Les différentes méthodes de l’utilisation de la fréquence cardiaque dans
l’entraînement aérobie :
1) La méthode de la fréquence cardiaque maximale :
Cette méthode de quantification de la sollicitation du système aérobie, utilise le pourcentage
de fréquence cardiaque maximal.
Il est donc impératif de réaliser un test progressif, dans l’activité d’entraînement, pour
connaitre la fréquence cardiaque maximale.
Une fois cette valeur connue, il reste à calculer un pourcentage de Fc Max en fonction de la
zone cible souhaitée.
Si cette méthode est surement la plus répandue parmi les joggeurs qui utilisent un cardio-
fréquencemètre, elle présente l’inconvénient de ne pas tenir compte du niveau d’entraînement
de l’athlète puisque la Fc Max n’est pas un des facteurs de l’adaptation à l’entraînement
aérobie. L’individualisation de l’entraînement à l’aide de cette méthode ne semble pas être
satisfaisante. (voir 4 : Comparaison de la méthode de la fréquence cardiaque avec les autres
méthodes.)
9
2) La méthode de la fréquence cardiaque de réserve :
Cette méthode éditée par Karvonen compte l’amplitude qui existe entre la fréquence
cardiaque au repos et les valeurs de fréquence cardiaque maximales à l’exercice.
Cet auteur propose de déterminer la Fréquence cardiaque cible à partir de la formule
suivante :
Fc cible = FC repos + % ( Fc Maximal – Fc repos)
La zone cible d’entraînement est donc ici calculée à partir de la fréquence cardiaque
maximale définie à partir d’un test à allure progressive et de la Fc de repos.
L’introduction de la fréquence cardiaque de repos permet de prendre en compte le niveau
d’adaptation du sujet, puisque une des adaptations à l’entraînement en aérobie est la baisse de
la fréquence cardiaque minimale.
Une mesure régulière de cette fréquence permettrait de prendre en compte l’évolution de
l’adaptation au cours d’un cycle de développement des qualités aérobies.
Si l’individualisation par cette méthode pourrait paraître satisfaisante, elle est toutefois très
difficile à mettre en place sur le terrain. Sa mesure doit se faire le matin au lever, à l’aide
d’un cardio fréquencemètre. Cette procédure est vécue très péniblement par les sportifs.
De plus, une erreur dans la définition de la fréquence cardiaque de repos va engendrer une
marge d’erreur importante dans le calcul de la FC cible.
Or la Fc de repos est très difficile à obtenir. Elle varie notamment en fonction du niveau de
stress du sujet qui peut déjà évoluer par la simple présence d’un cardio fréquencemètre.
Mais aussi comme nous l’a montré Lehnam en 1993 [6] la fréquence de repos peut s’élever
lors de charge d’entraînement incompatible avec la capacité de repos du sujet. La fréquence
cardiaque de repos est sensible au surentraînement. Une erreur de mesure préalable rendrait
obsolète les mesures de la quantification de la charge d’entraînement aérobie par cette
méthode.
10
3) La méthode de la charge interne :
Cette méthode a été énoncée par Georges GACON en 1992 [7]. Elle constitue la base de
calcul du logiciel PRO puls endurance.
Cette modalité de calcul consiste à mettre en relation, lors d’un test triangulaire, l’évolution
de la fréquence cardiaque avec l’évolution de la vitesse.
Ce qui revient à réaliser l’intégrale des fréquences cardiaques en fonction des vitesses de
course. En d’autres termes, cela revient à prendre pour chacune des vitesses la fréquence
cardiaque correspondante.
Chaque relation FC/vitesse est différente d’un individu à l’autre. L’évolution sera différente
en fonction du niveau d’expertise du sujet dans l’entraînement aérobie.
Lors de l’évaluation de la vitesse maximale aérobie on observera que le taux d’accroissement
de la fréquence cardiaque entre deux vitesses données sera plus important chez un débutant.
On comprend alors pourquoi un sportif entrainé en aérobie obtiendra une courbe plus linéaire
que celle du débutant. De ce fait l’objectif d’un entraînement aérobie bien construit sera de
rendre cette relation la plus linéaire possible.
On observe généralement chez le débutant dans l’entraînement aérobie une cassure dans la
relation Fc / vitesse qui correspond à l’accroissement du coût énergétique, alors que cette
relation sera linéaire chez le sportif entraîné.
11
Si cette relation reste très précise, il est indispensable de la réactualiser au moins tous les ans,
afin de l’adapter lors des entraînements.
Fc
Vitesse
Fc
Vitesse
Temps Temps
Profil débutant
Profil entrainé
12
4) Comparaison de la méthode de la charge interne avec les autres
méthodes :
Pour mesurer la validité de la méthode de la charge interne il faut la comparer avec les autres
méthodes.
Comme nous l’avons vu précédemment, la méthode par FC de réserve présente l’inconvénient
d’exiger une mesure de la fréquence cardiaque au lever. Sans se soucier de la validité de cette
méthode, nous l’exclurons simplement pour sa difficulté de mise en œuvre. Il nous paraît en
effet difficile de demander ce genre de mesure sur un groupe de sportifs.
Les deux autres méthodes présentent donc l’avantage de nécessiter la simple évaluation par un
test triangulaire. Il est souhaitable de comparer ces deux méthodes pour voir laquelle est la
plus fiable.
Comme la méthode de la charge interne consiste à mettre en correspondance pour chaque
vitesse la fréquence cardiaque lors du test triangulaire, nous allons, lors de ce test, mettre en
correspondance les pourcentages de fréquence cardiaque obtenus par calcul à partir de la
fréquence cardiaque maximale avec ceux de la charge interne et observer la différence entre
les deux.
Pourcentage Méthode de la FC
Max
Méthode de la charge
interne
Différence en
battement
100% 188 188 0
95% 178,6 183 -4,4
90% 169,2 177 -7,8
85% 159,8 171 -11,2
80% 150,4 165 -14,6
75% 141 160 -19
70% 131,6 154 -22,4
Tableau 1: Comparatif des pourcentages de Fréquence cardiaque et de charge interne sur un test
triangulaire
13
Les travaux de Platonov [8]sur la fréquence cardiaque et sa modélisation en zone de
stimulation, vont nous permettre de démontrer l’importance de la différence entre les deux
méthodes. Pour engager un réel progrès lors d’un cycle de développement de la PMA, cet
auteur nous indique en fonction de notre niveau en aérobie, la fourchette d’intensité dans
laquelle l’individu doit travailler. Il parle d’une fourchette entre 80 et 100% de fréquence
cardiaque pour le débutant, 90 à 100% pour le confirmé et 95 à 100% chez l’expert.
Une différence d’évaluation de plus de 7 battements pour le confirmé ou encore de 4,4
battements pour identifier la cible de travail parait être très importante d’autant plus que
statistiquement les coureurs experts en aérobie ont des valeurs de FC Max statistiquement
plus faibles que la moyenne. Deux battements pouvant alors correspondre à 1km/h sur le
terrain. La méthode de la FC Max apporte beaucoup d’approximations qui viennent se
rajouter à celles de l’utilisation de la fréquence cardiaque dans l’entraînement aérobie qui
peuvent aboutir à sous évaluer les allures de travail.
14
II. Présentation des possibilités et de l’intégration dans l’entraînement du logiciel
« Pro2 ».
Dans cette seconde partie, nous souhaitons passer en revue les différents exercices aérobies
qui peuvent être présents dans l’entraînement du sportif. Nous expliquerons pour chacun de
ces efforts, comment ils peuvent être analysés. Nous ne traiterons pas ici du choix du contenu
de l’entraînement en aérobie. Chaque activité (handball, football, demi-fond, sprint…)
accordant une part plus ou moins importante à l’entraînement en aérobie. Le choix des
contenus d’entraînement est trop spécifique à l’activité, pour être traité de façon transversale.
A. Présentation du fonctionnement du logiciel :
Ce logiciel est compatible avec tous les modèles de cardio fréquencemètre de type polard du
marché, qui possède la fonction de transfert des données vers un ordinateur, via l’interface
infrarouge délivré par la société polard.
Il est également possible de récupérer les données sauvegardées antérieurement au format du
logiciel polard et de le transposer directement dans un format compatible.
Figure 1: Interface du logiciel
15
L’interface du logiciel exige de remplir préalablement dans la base de données une fiche par
athlète ; ce qui permettra ensuite d’associer directement les fichiers aux athlètes
correspondants. Il est même possible de les classer par équipe.
Figure 2: Dossier personnel de l'athlète analysé en fonction du test de référence.
Comme nous l’avons précédemment décrit dans la présentation de la méthode par charge
interne pour l’analyse des courbes, le logiciel a besoin d’un test triangulaire (Test VMA). Ce
test qui sera défini comme « test de référence » constituera la base de l’analyse. (Voir
figure 2)
Le logiciel n’exige pas un protocole prédéfini et laisse le choix d’un protocole adapté à
l’activité des sportifs analysés. Une interface de calcul permet de créer le protocole du test en
rentrant la vitesse de départ, la durée des paliers, l’incrémentation de la vitesse et les
éventuelles récupérations qui existent entre ces paliers. Il peut même nous renseigner sur la
distance entre les balises à mettre en place sur le terrain ou le développement du vélo si l’on
réalise un test de BRUE.
16
Figure 3: Détermination du protocole du test VMA.
Pour analyser le test, le logiciel demande de placer 4 points sur la courbe à savoir le début du
test, le début d’analyse (quand la FC évolue de façon linéaire) le point d’inflexion de la
courbe (début du plateau de FC) et la fin du test (chute de la FC). L’interface nous calcule
directement la VMA de notre coureur, ce qui nous permet de mettre en relation ce résultat
avec le résultat obtenu sur le terrain.
17
Figure 4: Analyse du test de référence.
Une fois cette relation enregistrée en test de référence dans la base de notre athlète, le logiciel
calculera automatiquement la relation entre la fréquence cardiaque et la vitesse. Cette courbe
peut être apparentée à « la carte d’identité aérobie » de notre sportif, lui permettant de calculer
instantanément la sollicitation aérobie sur un effort.
On peut observer en bas de l’écran (échelle rose et blanche) l’évolution de la charge interne
sur un test VMA 45/15 chez un handballeur de deuxième division.
18
B. Analyse générale des courbes de fréquence cardiaque :
Une fois l’obtention de la relation Fréquence cardiaque – vitesse, nous pouvons, quelque soit
l’effort aérobie, analyser la sollicitation engendrée par la séance sur ce système.
Cela permet d’obtenir un indicateur supplémentaire pour contrôler notre entraînement afin
d’en tirer des enseignements lors des séances suivantes.
Cette donnée venant s’ajouter à l’intensité de l’exercice (vitesse à laquelle va être réalisé
l’exercice ) au volume de travail et à la forme de travail (course, course en navette, course en
côte, bondissement…)
Il s’agit donc ici pour l’entraîneur, de vérifier si l’intensité souhaitée pour une séance donnée
a bien été atteinte, et d’observer si le volume de travail à cette intensité est également bien
respecté.
Quelque soit la forme de l’exercice, on peut identifier trois phases qui sont définies par
George Gacon comme phase d’installation, de régime de croisière, et de récupération.
Figure 5: Courbe de fréquence cardiaque/charge interne sur une séance de 15 minutes d'intermittent
30/30.
Régime de croisière
Récupération
Phase
d’installation
19
o La phase d’installation :
Cette phase correspond à la mise en route du système aérobie. Cette mise en route peut être
différente en fonction de l’exercice, mais aussi du niveau d’entraînement du sujet, puisque
une des adaptations à l’exercice, est de rendre la mise en route de ce système plus rapide.
o Le régime de croisière :
Dans cette phase, la fréquence cardiaque est stabilisée. C’est pendent cette période que nous
réaliserons l’analyse par la charge interne.
o La récupération :
La récupération correspond à la baisse de la fréquence cardiaque après l’arrêt de l’exercice.
Cette diminution de fréquence cardiaque va varier en fonction de la forme de l’exercice
précédent (la récupération), mais aussi de la condition physique du sujet.
En d’autres termes, la forme de la récupération va mettre en évidence les problèmes
d’endurance posés par l’exercice à l’athlète. Plus celle-ci sera verticale meilleure elle sera.
Cette diminution se fait en deux phases. L’une rapide, l’autre lente. La récupération rapide
serait sous le contrôle du système nerveux végétatif, l’autre correspondrait au remboursement
de la dette en oxygène.
Comme nous le précise George GACON [7], on a l’habitude d’observer la récupération sur la
première minute, voire dans un souci d’une plus grande précision sur les 30 premières
secondes.
Cet indice de récupération va être un des indicateurs qui peut nous renseigner sur
l’élaboration de la charge de l’entraînement.
Il va caractériser le problème d’endurance posé par l’intensité et le volume proposé. Si lors
des derniers efforts, l’athlète récupère très vite, ce sera le signe qu’il était capable de réaliser
un volume d’entraînement plus conséquent .
Il peut également nous aider à adapter les durées des récupérations chez ceux qui ont du mal à
récupérer d’un exercice donné, et pouvoir ainsi conserver le volume et l’intensité du travail en
permettant à l’athlète un temps de pause plus long.
20
1) Cas d’un effort continue :
Figure 6: Courbe de fréquence cardiaque/charge interne sur une séance de 3 fois 9 minutes.
Voici l’enregistrement de la fréquence cardiaque d’une séance spécifique de cross country en
athlétisme, composée de 3 fois 9 minutes entrecoupée de 3 minutes de récupération.
En ce qui concerne l’analyse de l’effort par la charge interne, pour obtenir le niveau de
sollicitation aérobie, nous prendrons ici les efforts une fois la fréquence cardiaque stabilisée.
En plus des données de terrain, qui pourraient être ici la distance réalisée à chacun des blocs
de 9 minutes, ou la vitesse moyen en Km/h sur les 9 minutes, on peut y ajouter le niveau de
sollicitation du système aérobie engendré par l’exercice, ainsi que le temps passé à ce niveau
d’intensité lors de la séance.
Il est important de noter que sur ce type d’exercice, l’expertise se caractérise par une
sollicitation importante du système aérobie. Un sportif bien entrainé sera capable de maintenir
un niveau d’intensité très élevé pendant l’exercice.
La figure 7 présente ici un travail de type continu, visant au développement de la puissance
maximale aérobie. Cette séance consiste a réaliser 4 fois un effort de 3 minutes, où l’intensité
de travail sera comprise entre 80% et 90% de la Vitesse maximal aérobie et ce, en fonction du
niveau d’expertise dans l’entraînement aérobie.
21
Figure 7: Mise en évidence des pourcentages de fréquence cardiaque stabilisée sur une séance de 4 fois 3
minutes.
Sur cette séance, nous prendrons l’intensité obtenue pour des efforts stabilisés. En se référant
aux dires d’Assadi[9] qui s’appuie sur les travaux de Platonov [8] précédemment cité, l’effort
doit être compris pour un sujet expert entre 90 et 100% de charge interne. La séance respecte
donc en terme d’intensité l’objectif fixé, puisque la plus petite intensité est de 94% de charge
interne. On peut ajouter à cette donnée le temps passé à cette intensité qui est ici de 9 minutes
25.
22
2) Indice de récupération :
L’indice de récupération va nous permettre d’observer le nombre de battement par minute
récupéré par l’athlète sur les 30 premières secondes de récupération. La figure 8 reprend pour
chaque effort l’indice de récupération correspondant.
Figure 8: Représentation de l'indice technique de récupération, et des autres paramètres considérés dans
l'analyse de la courbe de FC
L’indice de récupération est relativement stable sur l’ensemble de la séance. Le dernier bloc
de travail ne pose pas plus de problème d’endurance que les autres efforts, même si
l’élévation de l’intensité met en évidence l’installation d’une certaine fatigue. Nous pouvons
tout de même penser que l’athlète aurait pu réaliser au moins une séquence supplémentaire de
travail. On aurait surement pu observer dans ce cas, une baisse de l’indice technique de
récupération, signe que l’athlète arrive au maximum de ses possibilités.
23
3) Cas d’un effort intermittent :
Derrière le mot intermittent se cache plusieurs définitions. Il n’y a pas de consensus sur cette
forme de travail. Pour notre part, l’intérêt du travail intermittent réside dans le fait que le
système aérobie va conserver un niveau de sollicitation important lors de la récupération.
Ainsi, une séquence de travail intermittent, qu’elle qu’en soit la forme, n’est pas vue comme
une succession d’effort et de récupération, mais bien comme un bloc de travail ; la
récupération faisant partie de l’exercice et permettant aussi une intensité de travail supérieure.
C’est pour cette raison que George Gacon (1993) [11]définit l’intermittent comme toutes
formes de travail dont la récupération entre les exercices n’excède pas 30 secondes. Au-delà,
la sollicitation du système aérobie ne sera pas suffisante entre les exercices, pour concevoir
l’effort comme un bloc unique de travail.
L’analyse de la fréquence cardiaque pour ces exercices se fera donc en observant le bloc
complet de travail une fois la fréquence cardiaque stabilisée.
Figure 9: Courbe de fréquence cardiaque/charge interne de 2 fois 12 minutes d'intermittent 30/30.
24
On observe ici la courbe d’un sportif qui a réalisé une séquence de 2 fois 12 minutes de travail
intermittent 30/30. L’intensité souhaitable pour développer la puissance maximale aérobie
doit être comprise entre 80 et 90% de charge interne (comme présenté sur la figure 5).
L’intensité est pondérée par rapport au travail en continu par le fait que nous prenons en
compte l’ensemble des successions travail - repos. Sur le premier bloc, l’intensité est
légèrement inférieure à cette plage de travail (78,3%). Cela est le signe que le sujet aurait pu
réaliser l’exercice légèrement plus rapidement, ce qui résulte certainement de la progression
des séances comprise entre le test et cette séance.
Il va donc falloir prendre des mesures lors de la prochaine séquence de travail sur cette forme
d’intermittent, pour que le sportif retrouve la zone idéale de développement de la puissance
maximale aérobie.
25
C. Autres outils d’aide à l’analyse de la quantification de la sollicitation aérobie :
1) La dérive pulsative:
La dérive pulsative d’effort, va toujours dans le cas de la séance d’intermittent 30/30, nous
aider à comprendre la chute de charge interne. Elle va nous permettre de calculer la différence
entre les phases de récupération et les phases de travail sur la période de fréquence cardiaque
stabilisée.
Figure 10: Illustration de la dérive pulsative sur une séance de 2 fois 12 minutes d'intermittent 30/30.
26
On obtient ici une différence de 9 battements minute qui nous donne une idée de la
récupération entre les différentes séquences de travail. L’intensité de travail ne pose pas assez
de problème au sujet et lui permet une récupération trop importante entre les efforts.
Nous avons donc dans ce cas, deux solutions pour adapter notre travail à l’athlète :
soit nous augmentons légèrement la distance qu’il aura à effectuer pendant les 30 secondes de
travail.
Soit nous lui demandons de réaliser une récupération active, afin d’estomper la baisse de la
fréquence cardiaque lors de la période de récupération.
La deuxième solution est à privilégier chez les sportifs entrainés en intermittent.
L’apprentissage par l’entraînement de l’utilisation des réserves locales en oxygène que
constitue la myoglobine, peut dans ce cas, engendrer une chute rapide de la fréquence
cardiaque lors de l’arrêt de l’exercice. Une augmentation de l’intensité de travail pourrait
conduire à une baisse sensible du volume de travail, en raison d’une sollicitation trop
importante du système anaérobie lactique pour pouvoir assurer l’allure de l’effort.
27
2) La superposition de courbes :
La superposition de courbes est un outil qui va nous permettre de comparer des efforts
similaires. Par exemple, analyser l’écart de sollicitation entre une première et une deuxième
série d’effort. Cette superposition nous parait également très intéressante pour mettre en
évidence la progression ou la désadaptation de la puissance maximale aérobie entre deux tests
VMA.
Dans le cas d’une progression, nous devrions observer une diminution de la fréquence
cardiaque pour chacune des vitesses, signe que l’allure est moins coûteuse sur un plan
énergétique. Comme nous l’indique Assadi[11] un différence d’écart moyen de 10 battements
entre les deux courbes présente une adaptation significative.
Figure 11: Superposition et écart type de deux tests VMA.
28
Pour le cas de la figure 11, l’évolution entre les deux tests VMA (6,14bpm) est notable sans
être significative. Si l’objectif pendant cette période avait été le développement de la
Puissance Maximale Aérobie, l’entraîneur aurait dû s’interroger sur les contenus de séance
qu’il a proposé à ses joueurs. Cette superposition apportera donc un plus à la méthodologie de
l’entraînement, en apportant à l’entraîneur un feedback , en objectivant les adaptations
engendrées par son cycle de travail. Cette objectivation vient s’ajouter à la progression de la
VMA qui est pour notre cas de 1,5 km/h.
De plus, cette observation de la variation de fréquence cardiaque paraît intéressante pour
mettre en évidence des adaptations alors que le sportif n’a pas réalisé le test au maximum de
ses possibilités. On observera dans ce cas un écart de fréquence cardiaque entre les deux
courbes avec un arrêt prématuré de l’exercice avant d’arriver à la fréquence cardiaque
maximale.
La simple lecture de la VMA ne permettrait pas de mettre en évidence la progression du
sportif et de tirer des conclusions sur la pertinence de ses contenus d’entraînement
Cette objectivation permet également de pouvoir déterminer quelle part de la progression de
la VMA est due à une amélioration du système aérobie ou anaérobie lactique. Sur le test
triangulaire, le sportif arrive au maximum de ses possibilités aérobies lorsqu’il atteint sa
fréquence cardiaque maximale. Il peut ensuite poursuivre l’effort pendant 0,5 a 2,5 Km/h en
utilisant son système anaérobie lactique. Une adaptation de ce système permettra au sujet de
maintenir l’effort plus longtemps, sans que cette progression soit due à l’amélioration de la
Puissance Maximale Aérobie. Il est donc intéressant de différencier quelle part est due à
l’adaptation aérobie.
Un décalage vers la droite de la Fc Max (PMA, vVo2max, VMA pondéré selon les auteurs),
serait dû à une adaptation imputable au système aérobie. Un grandissement du plateau de Fc
Max serait dû à une amélioration des capacités anaérobies lactique.
29
Figure 12: Point déterminant d'une courbe de fréquence cardiaque lors d'un test triangulaire.
30
D) Cas concret de l’utilisation de la FC dans l’aide à la connaissance des méthodes utilisées dans l’entraînement :
Dans cette dernière partie, j’ai souhaité vous présenter le résumé de mon mémoire du diplôme
universitaire de préparation physique qui a utilisé la méthode de la charge interne pour
quantifier l’effort aérobie.
But de l’étude : L’intermittent 10/20 est couramment utilisé dans l’entraînement pour
développer la PMA des sportifs sur des formes de travail autre que la course (bondissement,
musculation…). Si une étude réalisée par le CEP de Dijon [ 13] a permis de classer les
formes de travail en fonction de leur sollicitation centrale (aérobie) et périphérique (fatigue
musculaire), on ne sait pas si ces intermittents permettent d’atteindre un niveau de
sollicitation suffisant pour engendrer des adaptations temps sur la PMA ainsi que sur les
paramètres musculaires. Nous avons donc réalisé une expérimentation permettant de mesurer
la sollicitation centrale et périphérique engendrée par une séance de 2 fois 8 minutes
d’intermittent 10/20 en comparant trois modes de bondissement, un exercice de bondissement
horizontal avec un petit secteur balayé sur l’appui (skipping), un exercice de bondissement
horizontal avec un grand secteur balayé vers l’avant (foulée bondissante),un exercice de
bondissement horizontal (banc/sol/banc).
Le but était de quantifier la sollicitation aérobie afin d’observer si la sollicitation engendrée
est suffisante pour développer la PMA.
Autre but : mesurer la fatigue musculaire engendrée par cet exercice tout en observant l’effet
du choix de l’exercice sur ces critères.
Protocole : 8 étudiants en STAPS pratiquant une activité physique de 4 entraînements
minimum par semaine, ont participé à cette étude. Après avoir réalisé un test VMA sur tapis
roulant dans le but de pouvoir quantifier la charge aérobie avec la méthode de la charge
interne, les sujets ont réalisé 3 séances avec pour chacune d’entre elles une modalité différente
de bondissement effectué à une intensité maximale.
Les mesures précédant l’exercice ont été réalisées suite à un échauffement standardisé, et à 6
minutes du dernier bloc de travail. Les sujets ont subit des tests de détente (CMJ, Drop Jump,
Réactivité 6 sauts), un sprint sur 30 mètres et un test de force du quadriceps. L’évolution des
temps de contact au sol, et de la flexion sur l’appui sur les exercices pliométriques, sont
retenus comme des indices de la présence de fatigue neuromusculaire (travaux de Komi 2000
31
cité par Cometti [ 17] ). Des variations significatives laissent à penser à des dommages
musculaires favorables au développement de la force spécifique du coureur.
Résultats :
Evolution de la chage interne
0102030405060708090
Intermittent en
skipping
Intermittent en foulées
bondissantes
intermittent en
Banc/sol/banc
Ch
arg
e i
nte
rne e
n %
Evolution du temps moyen passé
00:00
00:43
01:26
02:10
02:53
03:36
04:19
05:02
05:46
Intermittent en
skipping
Intermittent en
foulées bondissantes
intermittent en
Banc/sol/bancT
em
ps p
assé e
n m
inu
tes
*
*
Figure 13: Evolution de la charge interne moyenne et du temps passé moyen a cette intensité, sur 2
séquences d'intermittent 10/20.
Sur le plan de la sollicitation aérobie, quelque soit le type d’exercice, le niveau de sollicitation
de charge interne est très semblable, 84, 66% (±2,59) pour le skipping,83,44% (±2,70) pour la
foulée bondissante ,et 84,29 (±5,21) pour le Banc/sol/banc.
En revanche le délai d’installation de la fréquence cardiaque à ce niveau d’intensité, est
significativement plus important pour l’intermittent en Banc/sol/banc (p<5%).
Sur le plan de la fatigue musculaire, chaque exercice engendre des sollicitations particulières :
Evolution de la détente
05
10152025303540
Avant
Aprè
s
Avant
Aprè
s
Avant
Aprè
s
Avant
Aprè
s
Avant
Aprè
s
Avant
Aprè
s
Avant
Aprè
s
Avant
Aprè
s
Avant
Aprè
s
Réactivité Drop Jump CMJ Réactivité Drop Jump CMJ Réactivité Drop Jump CMJ
Skipping Foulée bond Banc/sol/banc
Déte
nte
en
cm
Figure 14: Résultats des tests de détentes.
*** *** ***
*** *** ***
32
Evolution de la force du quadriceps
0
10
20
30
40
50
60
70
Avant Apres Avant Apres Avant Apres
Skipping Foulée bond Banc/sol/banc
Force Quadriceps
Fo
rce e
n K
g
Figure 15: Résultat des tests de force du quadriceps.
Evolution des temps de contacte au sol
0
100
200
300
400
500
600
700
Ava
nt
Ap
rè
s
Ava
nt
Ap
rè
s
Ava
nt
Ap
rè
s
Ava
nt
Ap
rè
s
Ava
nt
Ap
rè
s
Ava
nt
Ap
rè
s
Ava
nt
Ap
rè
s
Ava
nt
Ap
rè
s
Ava
nt
Ap
rè
s
Ava
nt
Ap
rè
s
Ava
nt
Ap
rè
s
Ava
nt
Ap
rè
s
Ava
nt
Ap
rè
s
Ava
nt
Ap
rè
s
Ava
nt
Ap
rè
s
10m 20m 30m 10m 20m 30m 10m 20m 30m
TC
Réactivité
TC Drop
jump
TC Vitesse TC
Réactivité
TC Drop
jump
TC Vitesse TC
Réactivité
TC Drop
jump
TC Vitesse
Skipping Foulée bond Banc/sol/banc
Te
mp
s d
e c
on
ta
cte
en
ms
Figure 16: Résultat de l'évolution des temps de contacte au sol.
Discussions :
Au niveau de la sollicitation aérobie, et en se référant aux zones de stimulation fonctionnelle
de Platonov et des travaux d’Hassadi [13], ces exercices ne permettraient pas de rentrer dans
la plage de développement favorable au développement de la PMA chez un public très
entrainé en aérobie. Il semble tout de même suffisant pour assurer son entretien ou pour
développer la PMA chez des sujets chez qui l’aérobie n’est pas la spécialité. Il est important
de souligner que pour arriver à une telle sollicitation du système aérobie, avec des exercices
*** *
***
*** ***
*** *** *
33
de bondissement, sans avoir recours à la course, les bondissements doivent être réalisés à une
intensité proche du maximal à chacune des répétitions. Il a été également mis en évidence que
pour les sujets dont les exercices posaient de trop grands problèmes de motricité, la
sollicitation aérobie était très faible. Cette donnée met l’accent sur la nécessité de
l’apprentissage de l’exécution des exercices avant ce type de travail.
Sur ce qui est de l’utilisation de l’exercice, si l’entraîneur souhaite utiliser des bondissements
verticaux, il semble préférable de les coupler avec des exercices de bondissement horizontaux
pour favoriser une installation rapide de la fréquence à forte intensité.
Sur le plan de la sollicitation musculaire, l’exercice de skipping semble mettre en difficulté
exclusivement les muscles des mollets. A l’inverse l’exercice de foulées bondissantes sollicite
exclusivement les muscles des quadriceps.
Pour ce qui est de la pliométrie verticale, l’ensemble des muscles de la chaine des extenseurs
est fortement perturbé et laisse penser à de gros dommages musculaires. Ce qui vient se
corréler avec les fortes courbatures survenues dans les jours suivant la séance, y compris chez
des sujet suivant un programme régulier du développement de la force musculaire.
Cette sollicitation semble représenter une grosse séance de force, qui est explicable par le
nombre important de bondissements réalisé lors de cette séance (≈500). L’entrecoupement de
cet exercice avec d’autres bondissements ou de la course, semblerait plus adapté mais serait
tout de même à réaliser dans une période éloignée des compétitions.
En se référant aux travaux récents sur l’utilisation d’efforts explosifs dans le développement
des qualités aérobies des coureurs de demi fond (Paavolainen[9] 1999, Nummela 2006[15]),
la séance de bondissements représenterait une sollicitation intéressante pour développer la
force spécifique du coureur ce qui pourrait avoir un effet sur la PMA et la performance lors
des épreuves aérobie en jouant sur le facteur de l’économie de course.
Dans les activités comme les sports collectifs où les qualités de détente et de vitesse peuvent
faire la différence, et où le système aérobie permet la réitération de ces efforts, la séance
d’intermittent 10/20 en bondissement permettrait de solliciter de façon élevée les systèmes
34
aérobies suite à des contractions musculaires pliométriques qui semblent favorables au
maintien, voire au développement des qualités d’explosivité.
35
Bibliographie:
1 Astrand PO, Ryhming I. A namogram for calculation of aerobic capacity (physical fitness)
from pulse rate during submaximal work. J Appl Physiol 1954
2 V. BILLAT Physiologie et méthodologie de l’entraînement de la théorie à la pratique.
Edition DeBoeck Université.
3 Éric JOUSSELLIN L’utilisation correcte du cardio fréquencemètre Médecins du sport N°19
- Mars 1998.
4 O'Toole ML, Douglas PS et Hiller WD Use of heart rate monitors by endurance athletes:
lessons from triathletes J Sports Med Phys Fitness 38(3):181-7, 1998.
5 FOX (S.M.), NAUGHTON (J.P.) et HASKELL (W.L.).- Physical activity and the
prevention of coronary heart disease. Ann. Clin. Res., 3:404-432, 1971.
6 Lehmann M, Foster C, Keul J. Overtraining in endurance athletes: a brief review. Med Sci
Sports Exerc. 1993 Jul;25(7):854-62
7 George Gacon Signification et rôle de la fréquence cardiaque dans l’entraînement aérobie.
Cardisport DIJON.
8 Platonov V.N. 1987 adaptation des sportifs aux charges d’entraînement et de compétition.
Traduction INSEP, dossier EPS n°5.
[9]Paavolainen LM, Nummela AT, Rusko, Hakkinen 1999 Neuromusculair characteristics
and fatigue during 10km running. Int J sport Med 20:1-6
[10] Hérvé Assadi. Ce qui est réalisable à l’école : développer la VMA en milieu scolaire.
Rencontre chercheurs/praticiens.
[11] Gacon G. le 30/30 prototype de l’entraînement intermittent en demi-fond. Revue AEFA
n°130 pp19-23 1993.
36
[13] Hervé Assadi/ Giles Cometti. L’intermittent. Centre d’Expertise de la Performance
Dijon.
[14]Centre d’Expertise de la Performance. L’évaluation et les tests de la préparation physique.
Résumé des communications Mai 2004
[15] Nummela 2006 Rôle des facteurs neuromusculaire dans la performance d’endurance
aérobie. Compte rendu de la 4eme journée internationale des sciences du sport.
[16] Cometti G. 2006. La pliométrie. CEP Djon. Ed Chiron.
[17] Gacon. La course d’endurance. CRDP Dijon
37
Annexe :
38
Notion de tests triangulaires :
Le test triangulaire est un type de protocole utilisé dans la détermination de la VO2 Max, ou
de données d’entraînement de terrain telle que la Vitesse Maximale Aérobie.
Sont nom vient de la forme de son protocole, qui incrémente progressivement la vitesse en
fonction du temps. Vous observerez dans la figure 17 que l’aire sous la courbe forme un
triangle, d’où son nom de test triangulaire.
Il existe bon nombres de tests VMA ou VO2 qui diffèrent en fonction de l’activité, mais
seulement 2 variables évoluent : l’incrémentation de la vitesse et la durée des paliers à cette
vitesse. Une incrémentation trop rapide de la vitesse ou des paliers trop courts surévalueront
la capacité du sportif. En revanche, des paliers trop long poseront des problèmes d’endurance
au sportif à chaque vitesse et sous estimera le potentiel de l’athlète.
En course à pied, l’incrémentation traditionnelle est de 0,5 km/h pour une durée de palier
d’une minute. Ce protocole est repris par de nombreux tests : celui du test de BRUE, le
Vameval ou encore le test 45/15. Pour les deux premiers tests seule la forme de gestion de
l’évolution de la vitesse sur le terrain diffère. A savoir : derrière un Vélo pour le test de
BRUE, ou régulé par des bips correspondant à des plots espacés tous les 20 mètres. Le test
45/15 offrant lui 15 secondes de récupération à chaque palier, et prend ainsi dans son
évaluation l’impact de la myoglobine (réserve locale en oxygène).
Il existe de ce fait, plusieurs VMA en fonction du test réalisé. Ces VMA ne peuvent être
comparés que pour un même protocole. Le choix du test étant dépendant de l’activité. Pour
une activité où l’endurance prédomine, nous préférerons utiliser un test continue (BRUE,
Vameval). En revanche, si l’activité présente des intermittences (Sport collectif, sport de
raquette…), ou si la forme de travail souhaitée après le test est l’intermittent, nous préférerons
un test intermittent.
39
Figure 17: Protocole de test triangulaire.
Le départ de ces tests se fait toujours à une vitesse basse, afin de ne pas créer une dette en
oxygène en début d’exercice, en facilitant la mise en route du système aérobie.
Traditionnellement ces tests débutent à 8 km/h, ce qui permet de ne pas évaluer l’ensemble
des sujets non pathologiques.
Il existe une autre forme de test, appelé test rectangulaire qui cette fois, impose une intensité
constante tout au long de l’effort. C’est le cas par exemple du test TMI [17]. Ce test consiste à
courir le plus longtemps possible à la vitesse maximale aérobie. Si le premier test est destiné à
évaluer la VMA, ce second détermine lui l’endurance a la VMA, dans la mesure de la
capacité à maintenir une intensité le plus longtemps possible.
