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Georges CAZORLA Faculté des Sciences du Sport et de l’Education Physique. Université Victor Segalen Bordeaux 2. E-mail : georges.cazorla@sportsanté.u-bordeaux2.fr
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EVALUATION DES CAPACITES
PHYSIOLOGIQUES ET PHYSIQUES
I Evaluation des capacités dites « Anaérobies »
Cours Masters « Ingénierie de l’entraînement sportif »
2003-2004
Georges CAZORLA
Georges CAZORLA Faculté des Sciences du Sport et de l’Education Physique. Université Victor Segalen Bordeaux 2. E-mail : georges.cazorla@sportsanté.u-bordeaux2.fr
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Considérations générales
Les qualités liées au métabolisme anaérobie ou aérobie peuvent être évaluées :
- soit par méthodes directes grâce aux techniques d’analyses biochimiques et des échanges
gazeux, de biopsie musculaire, de résonance magnétique nucléaire ou de spectrométrie à
infrarouge. Ces techniques permettent de quantifier de nombreuses molécules témoins des
modifications métaboliques induites par l’exercice physique, comme le glycogène, le lactate,
le pyruvate, l’alanine, l’ATP, l’ADP et la PCr,
- soit indirectement par des tests de laboratoire et de terrain. Ceux-ci n’évaluent pas les
métabolismes eux-mêmes mais les qualités biomécaniques, neuro-musculaires et
physiologiques qui leur sont associées comme par exemple : la puissance musculaire de
crête encore définie « force explosive », la force maximale, la vitesse, l’endurance
musculaire, la puissance et l’endurance anaérobies ou aérobies habituellement définies en
langage de terrain comme « qualités physiques ».
Alors que les méthodes directes sont susceptibles de mesurer la production et l’utilisation de
nombreuses molécules comme l’ATP, les tests de laboratoire ou de terrain évaluent
globalement les nombreuses interactions qui interviennent dans la performance motrice :
qualité de la commande motrice, aptitude du muscle à utiliser l’ATP (liée notamment aux
qualités des fibres musculaires et à leur niveau d’entraînement), élasticité musculaire,
conformation des rapports osseux sur lesquels s’exercent les tensions musculaires,
motivation pour obtenir le maximum…. En outre, plus un test est complexe et engage la
coordination, plus le niveau d’apprentissage est aussi pris en compte dans le résultat obtenu.
Enfin, avant d’arrêter un choix, il convient de toujours définir le ou les objectif(s) de son
évaluation, en arrêter les dates en fonction des moments de l’année scolaire ou de la saison
sportive et vérifier préalablement la qualité des tests retenus. Cette qualité dépend de leur
niveau de pertinence, de non redondance (dans le cas où le test fait partie d’une batterie),
d’accessibilité, de validité, de reproductibilité et de fonctionnalité.
1.- LA PERTINENCE ou congruence du choix d’un test dépend de l’analyse préalable des
exigences de la pratique sportive considérée en fonction des résultats attendus (analyse de
la tâche étudiée dans le paragraphe précédent).
2.- LA NON REDONDANCE est l’opération qui permet de vérifier que deux ou plusieurs tests
ne mesurent pas un même facteur au sein d’une batterie. Si c’est le cas, ne retenir que le
test le plus accessible, valide et reproductible.
3.- L’ACCESSIBILITE d’un test dépend du matériel disponible (laboratoire bien équipé...
terrain), du nombre d’évaluateurs par évalué, du niveau de qualification des évaluateurs, de
la durée du test, du niveau de complexité du protocole et du passage individuel ou collectif
des évalués.
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Le test le plus accessible est celui qui est adapté au matériel existant, dont le protocole très
facile permet un passage collectif de courte durée et ne nécessite qu’un évaluateur.
4.- LA VALIDITE. Un test est dit valide lorsqu’il a été prouvé qu’il mesure effectivement le
facteur à prendre en compte.
5 LA REPRODUCTIBILITE. un test est dit reproductible (ou fidèle) lorsque, quels que soient
le lieu et l’évaluateur, les résultats obtenus demeurent stables..
6 LA FONCTIONNALITE : Un test est dit fonctionnel lorsque son ou ses résultats entrent
dans le processus d ’apprentissage ou d’entraînement pour orienter, contrôler les
contenus et en suivre les modifications.
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1 - EVALUATION DE L’APTITUDE DITE « ANAEROBIE ALACTIQUE »
Le processus anaérobie alactique permet de fournir l’énergie nécessaire aux exercices
courts et intenses. L’ATP et la PCr constituent les sources énergétiques principales de ce
type d’exercices.
L’aptitude anaérobie alactique peut être évaluée à partir de tests réalisés toujours à intensité
maximale et de durées inférieures à 6 ou 7s pour la composante puissance mécanique
développée et entre 8 et 20s pour la composante endurance. Cette durée est d’autant plus
courte que l’intensité de l’épreuve est plus élevée. Plus la durée de ces épreuves se
prolonge au delà de 7 ou 8s, plus la contribution de la glycolyse lactique devient importante.
Au delà de 15s, la contribution de la glycolyse aérobie ne doit pas être négligée non-plus.
On peut donc distinguer deux types de tests :
les premiers d’une durée inférieure ou égale à 5s, permettent d’évaluer la puissance
mécanique des membres inférieurs. Il s’agit :
- du saut vertical à partir d’une position fléchie à l’arrêt (demi-squat) sur une plate-forme de
force à jauges de contrainte, sur un tapis électronique dit de Bosco ou ergo-jump, ou depuis
une surface plane : test de Sargent,
- du coup de pédale sur un cyclo-ergomètre adapté ou test d’Ayalon, Inbar et Bar-Or,
- du nombre maximum de rotations des manivelles d’un pédalier d’un cycloergomètre en 5s,
- de l’épreuve de l’escalier de Margaria-Kalamen,
- du sprint lancé de 10 et 20m,
- de l’épreuve sur tapis de sprint autotracté ;
les seconds, de durées plus longues, permettent d’évaluer l’endurance du système
alactique tant au niveau des membres inférieurs :
- épreuve des sauts verticaux répétés de Bosco,
- épreuve du nombre maximal de squats avec haltères pendant 15s,
qu’au niveau des membres supérieurs :
- épreuve du nombre maximum de traction à la barre en 15s,
- épreuve du nombre maximum de pompes avec une charge de 20kg en 15s,
- sprint lancé 100m.
Certaines de ces épreuves comme le saut vertical sur platefome de force ou sur tapis de
Bosco, le sprint sur tapis autotracté, le coup de pédale sur un cycloergomètre aménagé, et la
montée de l’escalier de Margaria-Kalamen qui requièrent un matériel sophistiqué et coûteux
peuvent être considérées comme des épreuves de laboratoire alors que les autres sont des
tests de terrain facilement accessibles aux éducateurs sportifs.
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Evaluation de la puissance mécanique anaérobie alactique.
a) Tests de terrain.
D’une façon générale, toutes les épreuves faisant intervenir une intensité maximale d’une
durée inférieure à 5s peuvent être imaginées. Nous ne proposerons dans ce document que
deux tests standardisés :
Test de détente verticale de Sargent modifié par Lewis (figure 1).
Ce test consiste à mesurer la détente verticale d’un
sujet. Placé debout de profil par rapport à une
planche verticale graduée tous les centimètres, le
sujet étire verticalement le plus haut possible le bras
sur la planche. On note la hauteur de l’extrémité de
son majeur (mesure a). Depuis une position
accroupie et arrêtée, le bras opposé à la planche
maintenu derrière son dos, il saute verticalement et
touche le plus haut possible cette dernière avec sa
main libre (mesure b). La détente verticale est la
distance calculée entre les deux mesures
extrêmes : Dv (m) = b – a.
Figure 1 : Sargent test
Compte tenu de la nécessité d’élever sa masse à une certaine hauteur (h), il a été élaboré
un nomogramme (nomogramme de Lewis) pour estimer la puissance développée . Il se
formule de la façon suivante :
P (en Watt) = 21.7 . p (kg) Dv (m)
où p est le poids en kg et Dv la détente verticale en mètre. Le résultat représente la
puissance moyenne développée au cours du test. Par exemple un sportif dont la masse
corporelle est 80kg et dont la détente verticale est 65cm aurait développé au cours du
Sargent-test : 21.7 x 80 0.65m = 1399.6 W ou 17.5 W/kg
Le même test peut être réalisé depuis la position debout avec une flexion-extension
préalable des membres inférieurs. Dans ce cas, outre la puissance mécanique, l’élasticité
musculaire est aussi évaluée. La différence entre les deux protocoles rend compte de l’effet
élastique ou pliométrique.
Un troisième protocole consiste à sauter depuis une hauteur inférieure ou égale à 40cm pour
réaliser le même type de flexion-extension-saut. Dans ce cas les effets pliométriques et de
coordination motrice sont aussi pris en compte.
D’autres épreuves du même type utilisent des appareils différents comme ceux
respectivement mis au point par Sébert et coll (figure 7.2 A) ou Vandevale et coll (figure 7.2
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B) ou encore le test d’Abalakov (figure 7.3) dans lequel la détente verticale est mesurée à
partir d’un cordon étalonné qui, lors du saut, se déroule entre le sol et une ceinture portée
par le sujet. Signalons que les erreurs aléatoires obtenues avec ce dernier sont trop
importantes pour en conseiller sans réserves son utilisation. Concernant les autres épreuves
de détente verticale, on observe une surestimation systématique de près de 16% des
résultats par rapport à la mesure référence obtenue sur une plate-forme de force. De même,
la puissance obtenue à partir de l’équation de Lewis est une valeur moyenne qui admet
beaucoup d’approximations et qui est calculée en prenant en compte l’élévation du centre de
gravité alors que celle mesurée directement au moment de l’impulsion sur la plate-forme de
force est une puissance de crête dont les valeurs sont nettement supérieures.
Figure 2 : Appareils de mesure de la détente
Verticale. Sebert et al. (a) ; Vandewalle et al. (b)
Test du sprint court lancé.
La course brève sur terrain plat est une épreuve classiquement employée. Cependant la
performance chronométrique ne constitue pas une mesure de puissance. Elle en est
uniquement un indice. En négligeant les déplacements latéraux et verticaux du centre de
gravité qu’il faudrait filmer et mesurer pendant la course et en ne conservant que le seul
déplacement horizontal dont on connaît la performance chronométrique sur une distance
donnée (d), il est possible d’estimer l’accélération horizontale moyenne (a) d’après la formule
suivante :
d = ½ a t2 (1)
donc a = 2d / t2 (2)
Connaissant l’accélération, la force moyenne de propulsion horizontale (Fh ) peut alors être
calculée en utilisant la deuxième loi du mouvement de Newton :
Fh = m . a (3)
Comme la puissance (P) est égale au produit de la force par la vitesse :
Figure 3 : Test d’Abalakov. La hauteur du saut est mesurée avec un mètre ruban
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P = F . v (4)
La puissance développée est alors déduite.
Prenons l’exemple d’un sportif qui pèse 80kg et qui parcourt 20m lancé en 3s. En utilisant
l’équation (2), son accélération moyenne horizontale est : (2 x 20m) ÷ (3s)2 = 4.44 m/s2 . La
force horizontale moyenne qu’il utilise est donc (équation 3) : 80kg x 4.44m/s2 = 355.2N. Le
travail moyen qu’il réalise est : 355.2N x 20m = 7104 J ce qui permet de calculer la
puissance mécanique moyenne développée : 7104 N ÷ 3s = 2368 W ou par kg de masse
corporelle : 2368 W ÷ 80kg = 29.6 W/kg. Connaissant le nombre de foulées sur 20m, il est
même possible de calculer la puissance moyenne développée par foulée.
Dans cet exemple nous avons fait
l’hypothèse que l’accélération était constante
du départ à l’arrivée. Des travaux ont montré
que la distance de 30m est la distance
maximale sur laquelle un individu peut
accélérer. Certains sujets atteignent même
le maximum de leur accélération aux
environs de 10m. En conséquence nous
suggérons d’enregistrer les temps de
passage à chaque 10m d’un distance qui ne
devrait pas dépasser 50m (photo 1).
Photo 1 : Prise de performances sur des distances
courtes de sprint lancé: 20, 30 ou 40m
b) Tests de laboratoire.
Détente verticale à partir du tapis électronique de Bosco ou ergo-jump.
L’élévation du centre de gravité est mesurée ici à partir du temps d’envol. Le sujet effectue
un saut vertical à partir d’un tapis équipé de contacts électroniques. La position de départ
dite Squat-Jump doit être rigoureusement respectée : position demi-squat, genoux fléchis à
90°, mains sur les hanches Figure 4a). Le dispositif de contacteurs électroniques est couplé
à un jeu de cellules photoélectriques ce qui permet de mesurer au millième près, la durée du
saut. La puissance est calculée par la formule :
P (watt) = 9.81 . Tv . Tc/4Tc
Tv = temps de vol, Tc = temps de contact.
Ce test peut aussi être réalisé de deux autres façons (figure 4b et c) : après une flexion-
extension des membres inférieurs, ou après un saut en contre bas d’une hauteur maximum
de 40cm. Ces deux protocoles respectivement définis par l’auteur : counter movement jump
(CMJ) et drop jump (DJ) évaluent aussi l’effet pliométrique et la coordination.
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Test du coup de pédale d’Ayalon, Inbar et Bar-Or.
A partir d’un cyclo-ergomètre à freinage mécanique,
équipé d’un chronométrage intégré au pédalier(Photo 2)
et précis à 0.01s, il est demandé au sujet d’exécuter le
plus rapidement possible un coup de pédale unique
contre une résistance standard correspondant soit à une
charge unique pour tous de 2.90 kg (mode absolu) soit à
une charge relative de 40g par kg de masse corporelle.
Connaissant la charge et la vitesse (rapport de la
distance de rotation entraînée par un coup de pédale :
6m par révolution sur la durée du coup de pédale) il est
alors possible de calculer la puissance développée. Cette
même épreuve peut être réalisée avec ergomètre à bras
pour évaluer la puissance de crête des membres
supérieurs.
Nombre maximum de coups de pédale en 5s de Nadeau et coll.
Le matériel requis est identique à celui du test précédent. On demande au sujet de pédaler
le plus rapidement possible contre une charge correspondant à 10% de la masse corporelle
pendant 5s. Le nombre de révolutions complétées pendant cette durée permet selon le
même principe précédemment décrit, de calculer la puissance mécanique développée.
Exemple de calcul pour un sujet de 80kg qui réussit à compléter 9 révolution de pédalier en
5s contre une charge de 8kg c’est à dire à 78.5 N. Le travail accompli est de : 78.5 N x 9 rév.
Figure 4 : Trois types de sauts verticaux réalisés sur ergo-jump : a) : squat jump (SJ), b) : counter movement jump (CMJ) et c) : drop jump (DJ).
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X 6m = 4239 J. La puissance mécanique moyenne développée est donc : 4239 J ÷ 5s = 848
W soit : 848 W ÷ 80kg = 10.6 W/kg de masse corporelle.
Epreuve de l’escalier de Margaria-Kalamen.
Matériel et personnel nécessaires
Un escalier avec des marches dont la hauteur est préalablement mesurée (175 mm dans
notre cas) et des cellules photoélectriques couplées à un chronomètre électronique (figure
5). Un chronométreur très expérimenté peut cependant pallier l’absence de cellules.
Protocole
Le sujet évalué part du point A et après un élan de 6 m, grimpe trois par trois les marches de
l’escalier aussi rapidement que possible. La durée mise pour aller de la marche n° 3 à la
marche n° 9 est enregistrée au centième près.
Résultat
La puissance (P) développée est le rapport entre le produit de la masse corporelle du sujet
(p) par la distance verticale franchie et la durée chronométrée :
Exemple : pour un sujet qui pèse 70 kg et grimpe 1.05 m eu 0.50 s, la puissance développée
sera :
Figure 5 : Test de l’escalier de Margaria-Kalamen permettant d’évaluer la puissance des membres inférieurs
P (kg.m-1.s-1) = p (poids en kg) x h (hauteur en m) t ( temps en s)
P (kg.m-1.s-1) = p (poids en kg) x h (hauteur en m) t ( temps en s)
70 kg x 1.05 m 0.50 s P = = 147 kg.m-1.s-1
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Sprint sur tapis autotracté de Belli et coll (1989) : Chatard (1990)
Sur ce tapis encore défini : tapis libre, le coureur entraîne lui-même la bande roulante du
tapis. Pour cela, il est maintenu en position fixe par une ceinture entourant sa taille et reliée à
une barre de maintien, articulée à ses extrémités de façon à permettre les déplacements
verticaux et latéraux (figure 6). Des capteurs montés sur le tapis roulant permettent d'obtenir
la vitesse instantanée du tapis, la force de traction horizontale et le déplacement vertical du
coureur. L'acquisition et le traitement des données s'effectuent à l'aide d'un ordinateur qui
calcule et visualise la puissance mécanique fournie à chaque foulée par le coureur. La
puissance musculaire fournie par un membre peut être ainsi comparée à l'autre membre. Le
temps mis par un sujet pour atteindre une valeur maximale de puissance ou de vitesse est
mesuré. Cette valeur est atteinte soit rapidement, en moins de 2 s, soit plus lentement en 4
ou 5 s.
Evaluation de l’endurance anaérobie alactique.
a) Tests de terrain
Décroissance de la vitesse de locomotion
Par les épreuves précédentes, 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
Figure 6 : Vue schématique de l’appareillage permettant de mesurer la puissance directement à partir de la course sur le tapis roulant à bande roulante auto tractée de Belli et al. 1989 (D’après Chatard 1990)
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fonction de l'allongement de la durée, il est possible d'évaluer les limites des autres
métabolismes. C'est ce principe qui peut être utilisé pour déterminer notamment
l'endurance du processus anaérobie alactique.
Pour notre part, après avoir déterminé la vitesse étalon de chaque sportif (20m lancé en
course et 10m en natation), nous suggérons l'étude de la décroissance de la vitesse de
course ou nage jusqu'à 20 s. Généralement, on observe chez les sujets non entraînés une
première décroissance entre la 6ème et la 9ème 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
l'endurance est importante.
Exemple Si un nageur parcourt un 25 m en 12.81 s, (vitesse = 1.95 m/s) alors que sa
vitesse étalon chronométrée sur 10 m de nage est de 2 m/s (5 s pour parcourir 10 m) 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 (Figure 7).
Epreuve de squats avec haltères (Montpetit, 1990)
Cette épreuve consiste à mesurer le plus grand nombre de flexions-extensions des membres
inférieurs qu’un sportif peut exécuter avec une charge correspondant à 80% de sa charge
maximale, en 15s. Il faut préalablement mesurer la distance verticale sur laquelle la charge
est déplacée. La puissance moyenne développée est calculée à partir de la formule :
Figure 7 : Exemple théorique permettant d’estimer la puissance et de l’endurance spécifique du système ATP-PCr d’un sujet.
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P (W) = Ch(kg) x 9.81 x n x d (m)
t(15s)
Dans laquelle Ch est la charge, n le nombre de flexions-extensions complétées, d la distance
du déplacement de la charge et t la durée, ici 15s.
Par exemple un sportif qui exécute 25 squats en 15s avec une charge de 120kg déplacée
sur une distance de 35cm développerait une puissance mécanique moyenne de :
P = 120kg x 9.81 x 25 x 0.35 m = 686.7 W
15s
Epreuve de tractions à la barre fixe (Montpetit, 1990).
On procède comme pour l’épreuve précédente mais ici la charge correspond à la masse du
sujet et la distance est celle sur laquelle cette masse est soulevée. Il est aisé de mesurer
cette distance au moyen d’un mètre de couturière. La durée est aussi fixée à 15s.
Par exemple un sportif dont la masse est 80kg et qui est capable d’exécuter 14 tractions
(distance 60cm) en 15s développerait une puissance mécanique moyenne de :
P = 80kg x 9.81 x 14 x 0.60m = 439.5 W
15s
Epreuve des « pompes » avec charge (Montpetit, 1990).
On procède comme pour les deux épreuves précédentes. En position de « pompe » les deux
mains sur un pèse-personne, le sportif enregistre la masse que représente la partie haute de
son corps à laquelle est ajoutée un sac de 20kg. On mesure la distance d’une flexion-
extension complète par rapport au sol et en enregistre le nombre maximum de pompes
complétées en 15s.
Par exemple, le poids du sujet sur le pèse-personne est 55kg (45kg + sac de 10kg). Le
nombre de pompes exécutées en 15s est de 12. La distance de mouvement est de 40cm. La
puissance mécanique moyenne développée serait :
P = 55kg x 9.81 x 12 x 0.40m = 172.7 W
Epreuves 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 :Sprints de 20
30, 40 ou 45 m départ lancé.
De bonnes corrélations ont été établies entre les résultats de l'épreuve de Margaria-Kalamen
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et ces distances de courses, ce qui semble indiquer que l'ensemble de ces épreuves mesure
la même dimension métabolique (et/ou la même qualité musculaire).
Le «push-up» ou «pompe», le «sit-up» ou redressement assis.
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 cor-
rectement 10 de ces mouvements. Quels que soient ces tests ils ne donne qu’un indice de
l’endurance alactique de ces parties du corps.
b) Epreuves de laboratoire
Épreuve des 10 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
t
dans laquelle p = le poids du corps (kg), h = la hauteur moyenne des 10 bonds (en m), 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)
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 présenter les deux épreuves à la suite l'une de l'autre.
A partir de l'équation
W = g2. 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 le tapis dit de Bosco ou
Ergo-jump précédemment décrit. Au moyen d’un logiciel spécifiquement créé sont
enregistrées les durées cumulées pendant lesquelles les pieds du sujet évalué quittent le sol
(Tf). g2 représente la constante gravitationnelle des sauts verticaux, estimée à 9.81 m.s-2.
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Comparés aux résultats obtenus par Ayalon, Inbar 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.
LIMITES DE SIGNIFICATION DES EPREUVES «ALACTIQUES»
L'ensemble des tests précédents sont censés donner des indications fondées sur la
connaissance de la rapidité de l'utilisation voire de l'épuisement des réserves en
phosphagènes (ATP-PCr). En effet, on a longtemps pensé que seules les réserves d'ATP-
PCr immédiatement disponibles fournissaient l'énergie utilisée par les contractions
musculaires intenses de courte durée mais des données récentes montrent bien que la
glycolyse est aussi fortement impliquée dans l’apport énergétique même lors de ce type
d’exercices (40 à 50 % pour des exercices de 6 secondes !). Dès lors non seulement
l’appellation « alactique » s’avère inexacte mais les résultats de ce type de test intègrent ces
deux composantes dont il est difficile de connaître la part respective exacte.
Notons en outre que seule la puissance mécanique résultant de l’utilisation des systèmes
ATP-PCr-glycolyse lactique est appréciée par les différentes épreuves standardisées
intenses et de très courte durée, mais aucun renseignement n'est fourni sur la quantité totale
des réserves disponibles. Si ces épreuves se prolongent au delà de 10s, il devient très
difficile de connaître avec précision la part de l'énergie assurée respectivement par les
phosphagènes et la glycolyse anaérobie.
Il faut noter enfin 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.
C'est pourquoi l'évaluation de l’endurance du système dit « anaérobie alactique » est
toujours matière à controverses.
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EVALUATION DES CAPACITES
PHYSIOLOGIQUES ET PHYSIQUES
I Evaluation des capacités dites
« Anaérobies lactiques »
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2003-2004
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2 - EVALUATION DE L’APTITUDE « ANAEROBIE LACTIQUE »
Dès lors qu'une partie des réserves en phosphagène (environ 50 %) est utilisée, et que
l'apport d'oxygène aux fibres actives est insuffisant (début d'exercice et exercices supra-
maximaux), la contraction musculaire est alimentée en énergie par la dégradation (ou
catabolisme) du glycogène sans utilisation d’oxygène ce qui induit une formation de
molécules d’acide lactique immédiatement dissociées en lactate et en protons H+.
Le catabolisme d'une molécule de glycogène libère trois molécules d'ATP et s'accompagne
d'une production de deux molécules de lactate. Dans certaines disciplines de durées
comprises entre 20s et 2min, les meilleures performances sont réalisées par les sportifs
capables à la fois de produire plus d’ATP, donc plus de lactate, par unité de temps et de
supporter de fortes concentrations de protons H+, donc des acidoses élevées. Ces deux
critères définissent l’aptitude anaérobie lactique. Ils nécessitent que les épreuves
susceptibles de l’évaluer soient supramaximales, qu’elles conduisent le sportif évalué à
l’épuisement et s’inscrivent dans des durées comprises entre 30s et 2min.
L'évaluation par méthodes directes de l’aptitude anaérobie lactique (méthodes
enzymatiques, mesure du lactate musculaire, spectrométrie…) s'avère très complexe tant au
plan méthodologique que théorique. Nous nous limiterons dans ce document aux méthodes
indirectes utilisées soit en laboratoire, soit sur le terrain.
a) En laboratoire,
la mesure de la concentration maximale du lactate sanguin (ou lactatémie) et la mesure du
déficit maximal en oxygène ou DO2max sont les deux approches les plus utilisées pour
évaluer l’aptitude du métabolisme anaérobie lactique. Plusieurs autres épreuves utilisant le
temps limite d’une épreuve supramaximale réalisée sur cyclo-ergomètre ou en course sur
tapis roulant, permettent d’estimer la puissance ou l’endurance mécanique anaérobie
lactique.
Mesure du « pic » lactique post épreuves supramaximales.
Afin de pouvoir mesurer les concentrations sanguine en lactate, à l’issue d’une épreuve
supramaximale de courte durée (30s à 2min), il est indispensable d’attendre 5 à 10min après
l’arrêt de l’exercice pour réaliser le microprélèvement sanguin nécessaire. Cette durée
permet au lactate produit par le muscle de diffuser dans le sang. On obtient ainsi la
concentration sanguine la plus élevée définie : « pic lactique (figure 8).
Comme les concentrations sanguines en lactate sont toujours le résultat d'une production
cellulaire et d'une utilisation organique, elles ne permettent pas de savoir avec précision ce
qui, en fait, est mesuré.
L’évaluation de l’aptitude anaérobie lactique à partir de la seule lactatémie doit donc toujours
être relativisée. Couplée à d'autres paramètres soit physiologiques comme la fréquence
cardiaque, la consommation d'oxygène, soit physiques comme la vitesse de course, de
nage, de pédalage, le pourcentage de pente d'un tapis roulant et la durée d'un exercice, la
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lactatémie peut donner un reflet de la participation de la glycolyse anaérobie au cours ou à
l'issue d'un exercice.
Elle permettrait notamment de déterminer :
- une zone de transition (ou seuil) à partir
de laquelle le lactate commence à
s'accumuler dans l'organisme ce qui mar-
querait ainsi la limite entre le métabolisme
anaérobie et aérobie. Actuellement, cette
notion de seuil est très controversée. Elle ne
s’appuie en effet ni sur des données
expérimentales incontestables, ni sur une
explication biologique convenable. Par
ailleurs, le nombre important de techniques
qui permettraient de déterminer le « seuil »
et le nombre de « seuils » différents obtenus
chez les mêmes sujets à partir de ces
techniques, ne plaident pas en faveur de
leur reconnaissance.
- le plafond lactique ou quantité maximale pouvant s'accumuler dans l'organisme et indiquant
la limite anaérobie supportable par le sujet. Selon l’intensité de l’épreuve, on peut obtenir ce
résultat, soit à l'issue d'un exercice épuisant de 1 à 3 min, soit par la répétition toutes les 4
ou 5 min, d'un exercice épuisant d'une durée de 1min. Les valeurs extrêmes quelquefois
enregistrées avoisinent 30 mmol.kg - I et 25 mmol.I - I respectivement pour le muscle et le
sang.
En incluant dans une série comprenant trois ou quatre exercices épuisants de 1min, des
périodes de repos de 4 à 5min entre chaque, il est possible d’obtenir des concentrations
sanguines de lactate qui se rapprochent le plus de celles produites par le muscle (figure 9) et
donc de mieux apprécier l’aptitude anaérobie lactique.
Les concentrations sanguines ne
donnent donc qu'un reflet incomplet
de la production réelle du lactate
cellulaire. Cependant, pour un même
sujet participant à la même épreuve à
plusieurs moments d'une saison
sportive, la lactatémie peut correcte-
ment renseigner sur l'impact de
l'entraînement sur le métabolisme
sollicité. Bien maîtrisée, elle peut
constituer un moyen tout à fait
acceptable de contrôle et de suivi de
l’entraînement.
Figure 8 : Evolution des concentrations du lactate sanguin après un exercice d’intensité supramaximale. Selon la durée et l’intensité de l’exercice, ce pic apparaît à des durées différentes : 1 à é min après un 3000m et 6 à 10 min après un 400 m
Figue 9 : Le lactate musculaire atteint chaque fois des concentrations maximales qui semblent définir une limite physiologique, alors que les concentrations du lactate sanguin continue de diffuser hors du muscle.
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Mesure du déficit maximal en oxygène (DO2max).
Dès le début et lors d’exercices supramaximaux épuisants, l’énergie est fournie : par
l’hydrolyse des phosphagènes, par l’utilisation des réserves d’oxygène (myoglobine et
hémoglobine) et par la glycolyse lactique, ce qui induit un déficit en oxygène qu’il faudra
rembourser à l’arrêt de l’exercice. Le déficit maximal en oxygène (ou DO2max) est souvent
utilisé pour évaluer l’aptitude anaérobie lors d’exercices supramaximaux réalisés sur
cycloergomètre ou sur tapis roulant.
Connaissant la consommation maximale d’oxygène (VO2max) d’un sujet et la relation puissance
ou vitesse de course – VO2,
on lui fait faire un exercice
épuisant de 2min corres-
pondant à 120% de sa puis-
sance ou de sa vitesse
obtenue à VO2max (PAM ou
VAM). Pendant toute la
durée de cet exercice, la
consommation d’O2 est me-
surée. Le DO2max correspon-
drait à la différence entre la
consommation d’oxygène
théorique extrapolée pour
une intensité de 120% de
PAM ou de VAM et la
consommation mesurée
(figure 10).
Mesure du temps limite.
Evaluation de la puissance anaérobie lactique
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 50s. 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).
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
Figure 10 : Détermination du DO2max. a) Evolution de la relation VO2max-vitesse. b) Représentation schématique de l’accumulation du
déficit en oxygène lors d’un exercice de course à vitesse supramaximale (Medbo et al. 1988)
a b
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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.
Lors de travaux complémentaires, Bar-Or et Inbar (1978) ont établi d'intéressantes
corrélations entre trois courses (40, 300 et 600 m) et, respectivement, la puissance maxi-
male et l'endurance anaérobie lactique
Épreuve lactique d'évaluation de la puissance des membres supérieurs d 'Ayalon et coll.
(1974)
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
cycloergométre de Fleish, et à 50 g pour la bicyclette ergométrique Monark.
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 (endurance). Dans les deux cas, on
postule que c'est la trop forte acidose musculaire qui induirait une incapacité fonctionnelle
musculaire et donc une baisse de la performance. L'évaluation de la puissance suggère
d'utiliser des épreuves supramaximales de durées incluses entre 30 et 50 s. Celle de
l’endurance utilise de préférence 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'exer-
cices de réalisation simple ou faisant partie de la technique habituelle des sujets considérés.
La même épreuve, assortie de durées variables, peut donc être retenue. La totalité du travail
réalisé, l'intensité maximale et la décroissance de cette 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
Course en navettes de 6 x 30s avec 25s de récupération (figure 11)
Dans cette épreuves il s’agit de courir en navettes de 5 puis de 10 puis de 15 puis de 20m et
ainsi de suite… en couvrant la plus grande distance en 30s. Après un arrêt de 25s reprendre
une deuxième course navette et ainsi de suite jusqu’à six répétitions. Enregistrer la distance
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parcourue à chaque répétition et établir le pourcentage entre le moins bon essai et l’essai
référence relevé à part et qui sert lui-même de performance. Trois performances permettent
d’évaluer l’aptitude anaérobie des sujets : la meilleure performance sur un essai unique hors
protocole enchaîné, la distance totale parcourue et le pourcentage obtenu.
Course de 500m de Lemon
Sur une piste étalonnée de 50 en 50 m, il s’agit de courir un 500 m à la vitesse la plus élevée
possible. Chronométrer le deuxième et le dernier 50 m.
On calcule alors la différence entre les deux performances chronométriques enregistrées et
on multiplie le score obtenu par 10. L'objectif est d'obtenir le résultat le plus faible possible.
On admet qu'une forte décroissance de la vitesse entre les deux 50 m est liée à une
importante accumulation lactique, ce qui constituerait la limite anaérobie lactique du sujet.
Exemple : Si un sujet court le deuxième 50 m en 6.9 s et le dernier en 7.8 s son score serait
7.8 - 6.9 = 0.9 x 10 = 9 points.
Prises de performances chronométrées sur différentes distances.
Les performances réalisées sur les distances suivantes peuvent utilement renseigner sur les
caractéristiques du processus anaérobie lactique.
Selon l'âge, le sexe et le niveau d'entraînement des sujets
- la puissance peut être évaluée par des sprints de 200 ou 300 m
- l’endurance par des courses de 600 ou 800 m
Figure 11
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Épreuves de nage
Elles dépendent de l'âge, du sexe, du niveau technique et d'entraînement du sujet et bien
sûr de la technique de nage retenu.
Épreuve sur bicyclette
Les mêmes conditions évoquées pour les épreuves précédentes sont aussi valables ici. La
capacité lactique peut s'apprécier par la distance de 2 km parcourue à vitesse maximale et la
puissance par un 800 m.
Remarque : comme pour les résultats obtenus par l'évaluation du potentiel anaérobie
alactique, nous suggérons d'étudier l'évolution du rapport : vitesse de l'épreuve
vitesse étalon
pour mieux apprécier puissance et endurance du système lactique au cours d'une saison
sportive.
Evaluation de l’endurance anaérobie lactique.
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, les intensités requises
sont très voisines. Le débit maximum de production d’ATP à partir de la glycolyse anaérobie
se situe cependant entre 30 et 50s, alors que, à intensité supramaximale très sensiblement
moindre, la glycolyse lactique continue de contribuer à un important apport énergétique
jusqu’à environ 2 à 3min. Soulignons encore que dans ces durées, la glycolyse aérobie
devient alors une source énergétique d’autant plus associée à la réalisation de ce type
d’activité musculaire que le potentiel aérobie du sujet est développé. L’évaluation de
l’endurance anaérobie lactique est donc toujours liée à celle de la puissance aérobie
maximale.
Épreuve de De Bruyn-Prévost (1975)
L'objectif de cette épreuve est de mesurer le travail lactique total. Elle consiste à
chronométrer la durée maximale pendant laquelle un sujet est capable de pédaler sur un
cycloergomètre à une puissance standard (rythme + freinage) établie en fonction du sexe, et
prendre la fréquence cardiaque en fin d'épreuve pendant 3 minutes.
Le matériel nécessaire pour réaliser cette épreuve, comprend un cyloergomètre à freinage
mécanique ou électromagnétique, un métronome et un indicateur de vitesse, un compte-
tours cumulatif solidaire du pédalier et un chronomètre. Après échauffement, l'intensité de
l'exercice est fixée à 400 W pour les hommes et à 350W pour les femmes, pour un rythme
de pédalage fixé respectivement entre 124 et 128 et entre 104 et 108 rotations par minute
(figure 12)
Au cours de l'épreuve, il faut enregistrer :
- la durée nécessaire (en secondes) pour atteindre le rythme cible.
- la durée totale pendant laquelle le sujet a maintenu le rythme cible.
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Après l'arrêt de l'épreuve, pendant la récupération, le nombre de pulsations est enregistré
par séquences de 15 s chacune située à 1, 2 et 3 min.
Après avoir enregistré les données de l'épreuve : puissance cible (watts), rotations/min cible,
rotations/min 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 I (1 = Durée totale de l'épreuve / délai
initial x (FC1 + FC2 + FC3) et l'indice Il (Il = Durée totale de l'épreuve / délai initial).
Limites de signification des mesures et épreuves anaérobies lactiques
Nous avons déjà indiqué les limites de la lactatémie. La molécule de lactate diffuse inéga-
lement 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 lactique .
D’autre facteurs sont aussi susceptibles de fausser les épreuves d’évaluation de l’aptitude
anaérobie lactique. Ils sont 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 situe au-delà de 30 s (à des intensités supramaximales, 90 à
Figure 12 : Caractéristiques des résultats moyens obtenus respectivement par les homme et les femmes au test sur ergocycle de De Bruyn-Prévost.
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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 l’hydrolyse des
phosphagènes.
- 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 permettre d’apprécier l'impact d'un programme d'entraîne-
ment sur le métabolisme dit « anaérobie lactique », principalement sollicité dans toutes les
activités physiques et sportives d'une durée comprise entre 10 s et 3 min.
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3 - EVALUATION DE L’APTITUDE AEROBIE
Comme chacun des métabolismes, l’aptitude aérobie se caractérise par une capacité, une
puissance maximale et une endurance. Ces trois composantes dépendent des réserves en
substrats oxydables de l’organisme (essentiellement glucides et lipides) et de l’efficacité du
la chaîne qui extrait l’oxygène de l’environnement diffusion (alvéolo-capillaire), le transporte
jusqu’aux fibres actives (concentration en hémoglobine, hématocrite débit cardiaque) et
l’utilise (diffusion périphérique, nombre de capillaires fonctionnels, pouvoir oxydatif :
mitochondrie et équipement enzymatique des fibres musculaires) pour répondre à des
activités de longue durée.
3.1- Quelques définitions préalables.
Nous venons d’utiliser trois concepts qui seront ensuite largement repris dans ce chapitre,
aussi convient-il d’en proposer les définitions que nous leur attribuons.
La capacité aérobie représente la quantité totale d’énergie potentielle susceptible d’être
fournie par voie oxydative .Comme elle dépend des réserves totales de substrats utilisables
(ou «carburant » de l’organisme) : glycogène, glucose circulant, acides gras libres, voire
même dans certaines circonstances, acides aminés... et bien sûr, de la totalité de l’oxygène
(ou «comburant ») utilisé pour leur combustion, son évaluation directe est impossible. Par
contre on peut indirectement en apprécier l’importance par l’évaluation de ses deux
composantes que sont : la puissance maximale et l’endurance.
La puissance aérobie maximale (P.A.M.) est la quantité maximale d’oxygène qu’un
organisme peut utiliser par unité de temps (généralement par minute) au cours d’un
exercice musculaire intense et d’une durée égale ou supérieure à trois minutes. Elle
correspond au VO2 max (V = débit ; O2 = oxygène ; max = maximal) ou consommation
maximale d’oxygène.
L’endurance aérobie (E.A.) est la fraction ou le pourcentage de VO2 max ou de la P.A .M.
ou encore de la vitesse aérobie maximale (V.A.M.) susceptible d’être maintenu au cours
d’une épreuve d’une durée donnée. Par exemple courir pendant 12 min (test de Cooper) ou
un 5000, un 10000, un 20000 m, un semi-marathon ou un marathon et calculer ensuite à
quel pourcentage moyen de la V.A.M. correspond la performance réalisée.
L’E.A. est aussi la durée d’une activité susceptible d’être maintenue à un pourcentage
donné de VO2 max, de la P.A.M.ou de la V.A.M. Par exemple fixer un pourcentage de la
V.A.M. (85, 90, 95 ou 100 %) et chronométrer la durée maintenue à cette vitesse.
Dans les deux cas, l’évaluation de l’endurance aérobie nécessite de connaître
préalablement la vitesse aérobie maximale.
La vitesse aérobie maximale (V.A.M.) ou puissance aérobie maximale fonctionnelle
(P.A.M.F.) est la vitesse limite atteinte à VO2 max. Elle résulte de l’interaction de trois
facteurs :1- de VO2 max, 2- du rendement de la locomotion (course, cyclisme, natation...)
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encore défini comme efficacité ou économie de locomotion utilisé et 3- de la motivation pour
pouvoir atteindre VO2 max au cours d’une épreuve intense et prolongée (Figure 13).
L’économie de locomotion (de course, de nage, de pédalage...) représente le plus faible
coût énergétique pour se déplacer à une vitesse donnée ou mieux, à un pourcentage donné
de VO2 max ou de la V.A.M.
Figure 13 : Les facteurs de la performance de longue durée. Endurance, puissance aérobie maximale
(ou VO2 max), vitesse aérobie maximale (ou VAM) et économie de gestes ou de locomotion,
constituent aussi les facteurs de la capacité aérobie. C’est de leurs interactions que dépend la
performance de longue durée.
3.2 - Evaluation de VO2max.
L’évaluation de VO2max peut être réalisée de façon directe par la mesure des gaz expirés au
cours d’épreuves intenses, de longue durée et engageant au moins les deux tiers de la
masse musculaire totale ou indirecte en extrapolant VO2max à partir de la connaissance
d’autres variables avec lesquelles il est associé ; relation : fréquence cardiaque-vitesse de
course ou puissance mécanique.VO2max peut être obtenu à partir d’épreuves maximale ou
extrapolé à partir d’épreuves inframaximales. Les protocoles de ces épreuves peuvent être à
intensité constante, ils sont dits alors rectangulaires (figure 14), ou à intensité progressive et
sont définis comme triangulaire. Les protocoles triangulaires peuvent eux-mêmes se
subdivisés:
PERFORMANCE OBTENUE DANS UNE COURSE DE LONGUE DUREE
FACTEURS
PHYSIOLOGIQUES
FACTEURS
PSYCHOLOGIQUES
ENDURANCE
AEROBIE
ECONOMIE
DE COURSE
MORPHOLOGIE, TECHNIQUE, SPECIALITE
ENDURANCE AU STRESS, MOTIVATION
ENTRAINEMENT VITESSE AEROBIE MAXIMALE
FACTEURS
BIOMECANIQUES
CAPACITE DE MAINTENIR LA VITESSE
MOYENNE DE COURSE LA PLUS ELEVEE
VO2 max
Georges CAZORLA Faculté des Sciences du Sport et de l’Education Physique. Université Victor Segalen Bordeaux 2. E-mail : georges.cazorla@sportsanté.u-bordeaux2.fr
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- en épreuves continues à accélération constante dites en rampe ou à accélération par
paliers plus ou moins longs et sont définis comme épreuves triangulaires continues en
escalier (figure16) :.
- ou en épreuves discontinues avec arrêts de durées variables entre chaque palier pour
permettre par exemple, des prélèvements à des fins de dosages biologiques (figure 15 ) :
Devant cette abondance, nombreux sont les praticiens qui, aujourd’hui, s’interrogent avant
de choisir le test correspondant le mieux à leur(s) besoin(s) et à leur(s) moyen(s) aussi
convient-il de définir leur critères de validité.
Figure 14 : Exemples d’ épreuves rectangulaires accompagnées de leurs intensités relatives.
Figure 15 : Exemples d’épreuves triangulaires accompagnées du nom de leurs concepteurs
Critères de validité
En laboratoire : VO2 mesuré
Afin d’avoir l’assurance que le sportif évalué a bien atteint son maximum, la consommation
maximale d’oxygène obtenue par mesures directes doit répondre à plusieurs critères :
- le sujet s’arrête parce qu’il est réellement épuisé,
- l’augmentation de sa fréquence cardiaque et de son VO2 s’infléchissent et plafonnent,
-son quotient respiratoire (VCO2/VO2) atteint des valeurs supérieures à 1.10,
-sa concentration sanguine en lactate est supérieure à 9 mmol.l-1
TESTS TRIANGULAIRES DISCONTINUS
2. Mercier
3 min / 3 min
3 min / 1 min
1. TUB II Cazorla
TESTS RECTANGULAIRES
12 min de course
1 – Test de Cooper :
90 à 95 % de VO2max
5 min
2 - Test de Brikci :
~ 100 VO2max
3 – Test d’Astrand :
~ 130 % VO2max
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Figure 16 : Exemple d’épreuves triangulaires et continues
Protocole utilisé
Les épreuves triangulaires sont actuellement préférées aux épreuves rectangulaires mais
toutes ne répondent pas aux critères de validité pour amener le sujet à son VO2max et
éventuellement obtenir sa PAM ou sa VAM. Ces critères doivent tendre à obtenir un état
métabolique stable à chaque palier. Pour ce faire :
- les paliers ne doivent être ni trop courts (intervention des capacités anaérobies, état stable
non atteint entraînant une sous estimation de l’économie de locomotion et une sur estimation
de la PAM ou de la VAM), ni trop longs (état de fatigue entraînant une PAM ou une VAM
sous estimée) figure 17. Les durées des paliers dépendent de l’augmentation de l’intensité :
vitesse ou puissance) à chaque nouveau palier. En général, lorsque le protocole est continu,
des paliers de 2min ont été validés pour des augmentations de vitesse de course de 1km/h.
- l’augmentation de l’intensité ne doit pas être trop brutale. Les augmentations de vitesses
les plus valides sont :
. pour les protocoles continus : ½ km/h pour des paliers de 1min, 1km/h pour des paliers de
2min, la limite étant de 2km/h pour des paliers de 3min.
. pour les protocoles discontinus avec des arrêts de 1min l’augmentation de la vitesse doit
être de 1km/h pour des durées de palier de 3min.
- enfin, la durée totale de l’épreuve continue ne doit pas excéder 20min.
TESTS TRIANGULAIRES CONTINUS
1. Léger et Boucher
1 km/h par
2 min
0.5 km/h par
1 min
3. VAM-EVAL:
Cazorla et Léger
5. Accélération
rapide
1 km/h par
1 min
4. Accélération
lente
1 km/h par
3 min
6. Rampe :
Brue
1/2 km/h
par 30s
0.5 km/h par 1 min
2. Navette
Léger et coll.
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Figure 17 : Différentes conditions expérimentales susceptibles de surestimer ou de sous-estimer la
vitesse aérobie maximale à l’issue d’épreuves triangulaires.
Ergomètres utilisés
Selon l’ergomètre utilisé les valeurs de VO2max du même sportif peuvent être très différentes.
D’une façon générale les valeurs obtenues en course sur tapis roulant sont supérieures à
celles obtenues sur un cycloergomètre standard de laboratoire. Dans certaines disciplines
comme la natation et le cyclisme les valeurs obtenues au cours de la nage sont en moyenne
de 10% inférieures à celles de la course. Par contre les cyclistes peuvent obtenir des valeurs
équivalentes sur cyclo-ergomètre spécifiquement adapté.
Actuellement de plus en plus les mesures métaboliques sont réalisées directement dans la
discipline du sportif : natation, ou au moyen d’ergomètres spécifiquement conçus : Cyclisme,
ski, patinage, aviron… ou encore directement au cours de l’activité elle-même grâce à des
analyseurs miniaturisée de gaz directement portés par le sujet. Les valeurs spécifiques
obtenues sont plus riches de renseignements mais perdent en fidélité.
Sur le terrain : VO2max estimé et mesure directe de la VAM
Les mêmes critères de validité sont à appliquer aux protocoles utilisés sur le terrain (figures :
14, 15, 16 et 17).
Ces protocoles se répartissent aussi en épreuves :
rectangulaires : la plus grande distance parcourue en 12 min de Cooper,1968
progressive de course navette de Léger et Lambert (1982),
progressive de course sur grand terrain de Léger et Boucher (1980),
progressive Vam-éval de Cazorla et Léger (1993),
La vitesse aérobie maximale résulte de l’interaction de VO2max, de
l’économie de course, de nage ou de locomotion…mais aussi :
Du protocole de l’épreuve d’où elle est issue
PROTOCOLE COURT Intervention de la
capacité anaérobie :
VAM surestimée
PROTOCOLE DE 15 à 20 min AVEC OU SANS ARRETS…
Des arrêts trop longs peuvent aussi surestimer la VAM.
Arrêts d’une min maximum
PROTOCOLES LONGS ( > 20-30 min)
Fatigue = VAM sous-
estimée
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progressive de course derrière cycliste de Brue (1985),
progressive de course à paliers de 3 min, ou test de l’Université de Bordeaux 2 (TUB2,
Cazorla 1990).
Leur niveau de pertinence
Le niveau de pertinence est dicté par l’objectif ou les objectifs que se fixe l’utilisateur d’un
test donné. C’est d’ailleurs à cet endroit que l’on observe les plus grandes confusions, aussi
faut-il se poser les bonnes questions relatives aux utilisations possibles.
S’agit-il d’établir un simple diagnostic initial sur le niveau de développement de la
capacité aérobie ? Dans ce cas seul un indice de l’aptitude aérobie suffit et n’importe
lequel des six tests précédents peut être retenu.
Veut-on évaluer la puissance aérobie maximale d’un ou de plusieurs sujets ? Hormis le
test de Cooper, tous les autres le permettent avec cependant une meilleure validité
obtenue avec les tests navette de 20 m de Léger et Coll. (1985).
S’agit-il encore d’obtenir une vitesse limite référence ou vitesse aérobie maximale (VAM)
afin de mieux orienter et contrôler les intensités d’entraînement ? Dans ce cas un simple
indice aérobie ne suffit plus. Ne disposant que d’un chronomètre et de distances,
l’enseignant d’EPS, l’entraîneur et le sportif ont surtout besoin de références
chronométriques pour élaborer les contenus de leurs entraînements. Plus que la
connaissance de VO2max, c’est celle de la vitesse limite de course atteinte à VO2max ou
vitesse aérobie maximale (VAM) qui leur est indispensable. A partir de cette vitesse,
peuvent facilement être programmées les intensités et les durées optimales utiles de
course et être connues leurs répercussions physiologiques. Dans cette perspective, nous
avons développé un logiciel (biologiciel) qui permet de traduire ces intensités et leurs
pourcentages par rapport à la VAM, en temps de passage à des intervalles de distances
choisies ou en distances à parcourir pour des intervalles de durées connues.
Les tests progressifs de course sur piste : VAMEVAL, Léger et Boucher, Brue et TUB2
peuvent parfaitement répondre à ce type d’utilisation.
S’agit-il enfin d’obtenir non seulement la VAM mais aussi d’explorer les vitesses
intermédiaires correspondant aux limites des mises en jeu métaboliques aérobie,
anaérobie et mixte ainsi que les réponses cardiaques en état stable et au cours
d’intervalles de récupération ?
Dans ce cas le test de l’Université de Bordeaux 2 (TUB2) permet de répondre à ces
différents objectifs.
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Le tableau 5 ci-dessous récapitule la pertinence du choix éventuel des six différents tests les
plus connus.
TESTS RÉSULTATS OBJECTIFS (*)
ICA PAM VO2 max
VAM PMT
.12min de course
:
.2400 m : Cooper
.course navette
20m Leger et al.
.course sur piste
Léger et Boucher
vaméval
Cazorla et Léger
.Course-derrière
cycliste, Brue
.TUB2 : paliers
3 min, Cazorla,
Plus grande distance
parcourue
Plus petite durée
Dernier palier complété
Dernier palier complété
Durée dans le dernier
palier
Durée dans le dernier
palier
Durée dans le dernier
palier
oui
oui
oui
oui
oui
oui
oui
non
non
oui
oui
oui
oui
oui
non
non
oui
oui
oui
non
oui
non
non
non
oui
oui
oui
oui
non
non
non
non
non
non
Oui
Tableau 5 :Pertinence du choix d’un test. Aide à l’orientation de ce choix en fonction des objectifs de
l’utilisateur.(*) ICA : indice de capacité aérobie ; PAM : puissance aérobie maximale ; VO2 max :
consommation maximale d’oxygène ; VAMS : Vitesse aérobie maximale spécifique ; PMT : plages
métaboliques transitionnelles.
Niveau de validité
Il s’agit ici d’avoir la preuve expérimentale que chacun des tests sélectionnés mesure
effectivement ce qu’il est censé évaluer. Le niveau de corrélation calculé entre le facteur
directement mesuré et le résultat du test permet de vérifier sa validité. Si la corrélation est
élevée, connaissant le résultat du test il est permis d’extrapoler le facteur à évaluer. L’inverse
est aussi possible.
Selon les deux objectifs principaux assignés aux tests précédents, peut-on affirmer qu’ils
mesurent effectivement VO2 max et la vitesse aérobie maximale ?
Validité et VO2 max
Bien que la connaissance de VO2 max ne s’avère pas indispensable aux entraîneurs, aux
éducateurs et aux sportifs, certaines épreuves sont très fortement corrélées à VO2max. Elles
permettent d’extrapoler la consommation maximale d’oxygène avec un risque inférieur à la
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plupart des tests indirects de laboratoire. En fonction de l’âge des sujets, la course navette
de Léger et al. (1985) présente un niveau de corrélation compris entre 0,70 (n = 188 enfants)
et 0,90 (n = 77 adultes).
L’épreuve de course sur grand terrain (Léger et Boucher, 1980) n’est par contre validée que
pour prédire le VO2max de sujets adultes (r = 0,96 ; n = 25 adultes). Par contre le résultat de
ce test permet aussi une très bonne prédiction des performances de demi-fond (r = 0,96 ; n =
23 adultes) et de fond (r = 0,96 ; n = 24 adultes). Il en est de même du test de Brue (1985) : r
(1500m) = 0,96 ; n = 12 et r (3000m) = 0,91 ; n = 11. Ces trois tests sont donc
respectivement validés pour prédire VO2 max (navette et course sur piste) et la performance
de longue durée (course sur piste et Brue), ce qui n’est pas le cas du test de Cooper qui,
selon les populations étudiées et selon les auteurs, présente des niveaux de corrélation non
significatif ( r : 0.24) à très significatif (r: 0.94). Cette grande variabilité interdit d’adopter sans
réserve cette épreuve pour prédire le VO2 max.
Niveau de validité et VAM
Le concept de vitesse aérobie maximale (VAM) ou vitesse limite atteinte à VO2 max (V max)
suscite actuellement un grand intérêt chez les entraîneurs, les enseignants d’EPS et les
sportifs. A partir de la lecture du tableau 5 il est aisé d’en percevoir les raisons. La
connaissance de cette vitesse chez un individu donné n’est cependant pas aussi simple
qu’elle en a l’air. En effet, la VAM dépend non seulement de multiples interactions
biomécaniques et physiologiques (figures 13 à 17) mais aussi du protocole du test censé
l’obtenir.
Au nombre des interactions, le VO2 max, le rendement énergétique encore défini comme
l’économie de course et ...la motivation en sont les principales.
Ainsi la VAM résulte à la fois de l’économie de course et du VO2 max. Connaissant la VAM,
VO2 max ne peut être extrapolé qu’en tenant compte de l’économie de course qui, selon les
individus peut varier entre + 5%.
Un autre point et non des moindres est que la VAM peut aussi varier en fonction du
protocole du test. D’une manière générale, plus l’augmentation de la vitesse des paliers est
brutale et de courte durée, plus la VAM a des chances d’être surestimée. Dans ce cas, une
part importante de la VAM est liée à la production anaérobie de l’énergie (Figure 17)..
A l’inverse, plus la durée du protocole est importante, plus la VAM risque d’être sous estimée
probablement à cause des effets de la fatigue qui limitent la poursuite de l’exercice
Autrement dit, il existe autant de VAM qu’il existe de protocoles, ce qui peut expliquer
pourquoi des différences souvent importantes sont obtenues au niveau des durées pendant
lesquelles les sujets évalués sont capables de courir à 100% de leur VAM. Rappelons que
l’endurance aérobie étant définie comme «le pourcentage de la puissance aérobie
maximale (ici représentée par la VAM) susceptible d’être maintenu le plus longtemps
possible » de nombreux auteurs utilisent la durée de course à 100% de VAM pour l’évaluer.
La durée de course à 100% de VAM serait de 7 min avec des sujets moyennement
endurants. Il est évident que cette durée devrait être inférieure en utilisant les autres tests et
plus particulièrement les tests de course à accélération rapide.
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Aussi, afin d’éviter les actuelles confusions, nous suggérons d’utiliser le concept de VAM
spécifique en précisant le test avec lequel elle a été obtenue (ex : VAM Léger-Boucher, VAM
TUB2, VAMEVAL, VAM Brue) plutôt que le concept unique de VAM.
Figure 18 : Différentes interactions physiologiques et biomécaniques à l’origine de la performance de
longue durée.
Remarques :
1· Le test VAMEVAL a été élaboré pour rendre le test Léger et Boucher plus accessible et
plus précis. La pente d’augmentation de l’intensité étant rigoureusement la même : ½ km.h -1
par palier de 1 min à la place de 1 km.h-1 par palier de 2 min, le test VAMEVAL bénéficie
indirectement du niveau de validité du test de Léger et Boucher. Par contre les VAM
obtenues s’avèrent plus précises au ½ km.h-1 près avec le test VAMEVAL.
2· Une étude très récente n’a montré aucune différence significative entre les VAM obtenues
au VAMEVAL et celles obtenues au TUB2 . On peut donc indifféremment utiliser ces deux
tests pour obtenir la VAM.
FREQUENCE CARDIAQUE MAX
FC max
VOLUME D’EJECTION SYSTOLIQUE MAX
VS max
DEBIT CARDIAQUE MAXIMAL : VES x FC
DIFFERENCE ARTERIO- VEINEUSE EN O2 max :
( Ca O2 - Cv O2 ) max
CONSOMMATION MAX D’OXYGENE: VO2 max
[Hb]; % Sa O2
DENSITE
CAPILLAIRE
MITOCHONDRIES ENZYMES
OXYDATIVES
ENDURANCE AEROBIE:
MASSE
CORPORELLE
SPECIALISATION
VITESSE MOYENNE LA PLUS ELEVEE POSSIBLE
PERFORMANCE DE LONGUE DUREE
ECONOMMIE DE LOCOMOTION D’OXYGENE: VO2 max
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Niveau de fidélité
Le niveau de fidélité d’un test est défini par les résultats obtenus par les mêmes sujets
passant deux fois le même test à peu de jours d’intervalle. Le test est dit fidèle lorsque les
résultats entre test et re-test demeurent stables : pas de différence significative et corrélation
proche de 1. Hormis le test de Cooper, la standardisation rigoureuse et enregistrée sur
bande sonore des tests progressifs de course navette de 20 m, de course sur piste (Léger-
Boucher, VAMEVAL, TUB2) et de course derrière cycliste, leur confère une grande fidélité
externe (liée aux conditions extérieures au sujet) à la condition de vérifier la vitesse de
défilement du magnétophone utilisé et de les faire passer dans les mêmes conditions
environnementales (piste, climat, heure de la journée...).
Remarquons cependant que le niveau de fidélité interne (propre au sujet) peut varier entre
deux tests lorsque l’évalué découvre le test pour la première fois. Chez des enfants et des
adolescents nous avons trouvé une étendue de différences en plus lors du re-test allant de 5
à 10 % liée uniquement à «l’effet découverte » voire à l’apprentissage. Ensuite les résultats
demeurent très stables. En conséquence, il est donc recommandé de n’enregistrer que les
résultats obtenus au deuxième test.
Niveau d’accessibilité.
L’accessibilité est entre autres, liée aux caractéristiques habituelles de la pratique de
l’activité physique sur les lieux où elle se déroule : stade, salle de sport et des matériels qui
s’y trouvent déjà. En fonction de ces critères nous avons établi une hiérarchie de niveaux
d’accessibilité des différents tests expertisés : Tableau 6.
Ainsi, le test de Cooper présente un excellent niveau d’accessibilité, la course navette, et le
Vam-éval un très bon, sensiblement meilleur que l’épreuve de course sur piste de Léger-
Boucher et le TUB2 mais nettement meilleur que le test progressif de course derrière cycliste
qui nécessite une bicyclette adaptée et un cycliste habitué à pédaler à des cadences
imposées.
Afin d’en améliorer le niveau d’accessibilité ainsi que la précision de ses résultats, c’est à la
demande d’une part : des enseignants d’EPS et d’autre part de la Fédération Française
d’Athlétisme que nous avons modifié le protocole du test de Léger et Boucher sans rien
changer à son niveau de validité. Pour mieux ajuster la vitesse de course, nous avons placé
les bornes-repères à 20 m les unes des autres autour d’une piste au lieu de 50 m comme
prévu dans le protocole initial ; Cette distance est aussi plus facile à mesurer au moyen du
double décamètre que possèdent généralement enseignants et entraîneurs et permet
facilement de tracer une piste multiple de 20 m (200, 220, 240 m) sur n’importe quel terrain
de football ou de rugby.
De plus, l’augmentation de la vitesse de un demi km.h -1 à chaque minute à la place de 1
km.h-1 toutes les deux minutes, permet non seulement d’obtenir une VAM plus précise mais
aussi d’augmenter la vitesse de chaque palier de façon plus discrète et mieux adaptée aux
possibilités des enfants et des adolescents.
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test :
1= le plus
accessible
6 = le moins
accessible
Matériel nécessaire
compréhension
et réalisation du
protocole
Durée
nombre d’évalués à
la fois
nombre
d’évalua-
teurs
1· Cooper
2· Course
navette 20 m
3· Vam-éval
4· Course
sur piste de
Léger-
Boucher
5· TUB2
6· Course
derrière
cycliste
1 piste +
1 chronomètre
1 surface plane
15 X 22 m
1 cassette enregistrée
1 magnétophone
1 piste multiple de 20 m
1 cassette enregistrée
1 magnétophone
+ amphi
1 piste multiple
de 20 m
1 cassette enregistrée
1 magnétophone
+ amphi
+ cardio
+ prélèvements
1 parcours plat
1 bicyclette adaptée
1 enregistrement
Très facile
Facile et bien
expliqué
Facile et bien
expliqué
Facile et bien
expliqué, vitesse
parfois difficile à
ajuster
Facile et bien
expliqué
Facile mais
évaluateur
habitué à la
fréquence de
pédalage
12 min
15 à 20 min
10 à 20 min
10 à 30 min
10 à 30 min
10 à 25 min
10 à 20 max
dépend de la
longueur des lignes
parallèles
possibilité d’évaluer
jusqu’à 100
personnes
Possibilité d’évaluer
jusqu’à 50
personnes
Fonction du nombre
de cardio et du
nombre de
préleveurs habilités :
Possibilité d’évaluer
4 à 6 personnes
1
1
1 ou +
suivant le
nombre
d’évalués
1 ou +
suivant le
nombre
d’évalués
Minimum 1
Minimum 2
Tableau 7.6 : Hiérarchie argumentée du niveau d’accessibilité
3- QUE PERMET LA CONNAISSANCE DE LA VAM ?
Outre la possibilité d’évaluer l’endurance aérobie, la connaissance de la VAM s’avère aussi
très utile pour au moins quatre raisons :
elle autorise l’extrapolation de VO2 max
elle permet de prédire les performances potentielles de course, à la condition bien sûr de
s’entraîner correctement.
elle donne des indications sur les intensités à envisager dans les séances
d’entraînement.
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elle permet aussi de mieux gérer les vitesses utiles d’entraînement.
Envisageons ces différents cas de figure :
a- VAM et évaluation de l’endurance aérobie.
Parmi les nombreuses techniques susceptibles d’évaluer l’endurance aérobie nous ne
retiendrons que celles utilisant la durée limite maintenue à un pourcentage de VO2 max ou
de VAM , l’Index d’endurance aérobie de Péronnet et Thibeau (1984) et l’Indice d’endurance
aérobie que nous utilisons nous-mêmes (Cazorla,1990).
Durée limite maintenue à un pourcentage de VAM
Une des façons d’évaluer l’endurance aérobie est de chronométrer la durée de maintien
d’un pourcentage donné de la V.A.M. Nombreuses sont les études qui ont envisagé de
mesurer directement cette durée au cours d’un protocole rectangulaire de course sur tapis
roulant ou sur piste à des pourcentages de V.A.M. différents ou bien de la calculer (Tableau
7).
La disparité des résultats obtenus témoigne probablement du niveau différent d’endurance
aérobie des populations évaluées mais peut être due aussi au choix de l’épreuve utilisée
pour obtenir la vitesse aérobie maximale. Cet aspect n’est jamais discuté alors que, selon
l’épreuve, cette dernière peut être sous ou surestimée entraînant de ce fait une plus ou
moins longue durée limite maintenue à un pourcentage donné de la V.A.M.
Références Course Protocole % de V.A.M. E.A.(min)
Costill (1970) Tapis roulant Mesure 95 + 3 30 + 1
Costill et al . (1973) Tapis roulant Mesure 86.1 + 3.9 56.3 + 6.3
Higgs (1973) Tapis roulant Mesure 100 4.63
Volkov et al. (1975) Tapis roulant Mesure 100 5.4 + 3.25
Briggs (1977) Tapis roulant Mesure 95 8.6 + 1.4
Reybrouck et al. (1986) Tapis roulant Mesure 91.3 22.9 + 20.9
Péronnet et al. (1987) Piste Calcul 100 7
Montmayeur et Villaret
(1989)
Piste Calcul 100 4.5
Lacour et al. (1990) Piste V 3000m 100 8.7
Padilla et al. (1992) Piste Calcul 100 Homme
et Femme
8.4 + 2.1
7 + 2.2
Ramsbottom (1992) Piste Mesure Homme : 90
Femme : 82
18.7 + 1.27
21.8 + 1 .98
Pepper et al. (1992) Tapis roulant Mesure 98
111
7.2 + 2.8
3.4 + 1.4
Billat et al.(1994-1995) Tapis roulant Mesure 90
100
100
100
17.6 + 4.5
6.7 + 1.88
5.5 + 1.5
2.9 + 0.7
TABLEAU 7 : Synthèse des résultats des principales études portant la durée limite de maintien d’un pourcentage de la vitesse aérobie maximale. On remarquera la disparité de ces durées.
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Pour notre part, avec une population constituée de 319 jeunes garçons et filles âgés de 8 à
15 ans et en utilisant 100 % de leur V.A.M. obtenue au test VAMEVAL nous avons mesuré
sur piste une durée limite moyenne de 5.48 + 1.56 min (données non publiées).
A des fins de comparaison il est donc indispensable de mieux standardiser l’épreuve
amenant les sujets à leur V.A.M. (nous suggérons les tests VAMEVAL ou TUB II) et de
conserver ensuite toujours ces mêmes épreuves et les mêmes pourcentages de la V.A.M.
obtenue dans un délai maximum d’une semaine avant le test d’endurance.
Bien que ces modèles constituent des points de repère intéressants pour juger de
l’endurance aérobie d’un sujet par rapport à une norme, leur aspect le plus contestable est
de ne pas considérer l’endurance aérobie comme une capacité physiologique spécifique
susceptible d’être très fortement améliorée par l’entraînement et donc très différente d’un
sujet à l’autre. En outre dans le cas du suivi des effets de l’entraînement sur l’endurance
aérobie, plutôt qu’une norme, ce sont aussi les résultats du sportif comparé à lui-même qu’il
convient de prendre en compte pour en analyser les différences. En effet après six semaines
d’entraînement, la durée limite de course à 80 % de VO2max peut être améliorée de plus de
250% chez des sujets qui présentaient une activité normale avant cette période
d’entraînement.
L’Index d’Endurance : I.E. ( Péronnet et Thibault, 1984 ; 1987).
Partant de ces critiques, Péronnet et Thibault (1984,1987) ont développé un nouveau
concept dans lequel l’endurance est considérée comme une entité propre à chaque individu.
L’originalité de leur modèle est d’exprimer la durée limite du maintien de course à des
pourcentages différents de la P.A.M.(ou de la V.A.M.) en abscisse sur une échelle
logarithmique. Dans ces conditions la relation % de V.A.M.- durée limite qui normalement
est curvilinéaire devient totalement linéaire (Figure 19).
%
de
P
A
M
ou
de
V
A
M LLoogg..dduu tteemmppss
7 8 9 10 15 20 30 60 120 180
FFiigguurree 1199 ::LLee %% ddee PPAAMM oouu ddee VVAAMM qquuii eesstt mmaaiinntteennuu ppaarr uunn ccoouurreeuurr ddiimmiinnuuee aavveecc llee tteemmppss
ddee ccoouurrssee ddee ffaaççoonn lliinnééaaiirree ssii llee tteemmppss eesstt ppoorrttéé eenn aabbsscciissssee ssuurr uunnee éécchheellllee llooggaarriitthhmmiiqquuee
I
(min)
I I I I I I I I I I I
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L’endurance peut alors être calculée à partir de la pente de la droite (angle de la figure 19)
de décroissance de la relation ainsi obtenue, selon l’équation proposée par les auteurs :
I.E.= (100 - % V.A.M.) / (In 7 - In t)
Dans laquelle In 7 est le logarithme naturel de 7min, durée limite théorique de maintien de la
V.A.M. et In t est celui d’une performance quelconque de longue durée exprimée en minute.
Prenons l’exemple de deux coureurs possédant la même VAM : 21 km/h mais dont l’un court
le marathon en 2h 25min (ou 145min) et l’autre en 2h 35min (ou 155min) ce qui représente
des vitesses moyennes de : 42195 m /145 = 291 m/min (ou 17.46 km/h) et de 272.2 m/min
(ou 16.33 km/h). Ces vitesses représentent respectivement elles-mêmes 83.1% et 77.8% de
leur V.A.M.. Leur I.E. respectif est donc :
(100 - 83.1) / (1.946 - 4.977) = - 5.58 pour le premier
et (100 - 77.8) / (1.946 - 5.040) = - 7.17 pour le second
Ainsi, plus la pente décroissante (exprimée en conséquence par un chiffre négatif) est faible,
meilleure est l’endurance. De cette façon l’endurance est découplée de la P.A.M. de la
V.A.M. ou de VO2 max et constitue une capacité en elle-même dont Péronnet et al.(1991)
proposent une échelle d’appréciation, elle-même issue de l’évaluation de populations aux
niveaux d’endurance très hétérogènes (Tableau 8)
Endurance Endurance Endurance Endurance Endurance
très élevée élevée moyenne faible très faible
Indice
d’endurance - 4 - 6 - 8 - 10 - 12
Tableau 8 : Echelle d’appréciation du niveau d’endurance à partir du calcul de l’index
d’endurance (IE) de Péronnet et Thibault (1984,1987). D’aprèe Péronnet et al. (1991).
Même si ce modèle permet de façon concrète de calculer l’endurance, le choix d’une durée
de maintien de la VAM pendant 7min constitue son maillon faible. Sept minute est une valeur
moyenne correspondant au maintien à la VAM obtenue au test de Léger et Boucher. Il suffit
qu’une autre valeur de VAM même très discrètement inférieure ou supérieure soit obtenue à
un autre test, ou encore que deux coureurs maintiennent respectivement une durée soit
sensiblement supérieure soit inférieure à 7min pour que leur pente individuelle de
décroissance soit modifiée et donc que soit modifié leur index d’endurance.
L’Indice d’endurance aérobie : I.EA
A des fins pédagogiques, pour notre part, nous utilisons un indice au calcul plus accessible
aux jeunes scolaires. Pour obtenir cet indice nous proposons d’abord de mesurer la VAM et
ensuite d’enregistrer une performance de longue durée comme la plus grande distance
courue pendant 12,15,20 ou 30 min. Nous calculons alors le rapport : (vitesse moyenne
tenue pendant la durée choisie / VAM) . 100 ce qui constitue L’I.EA de chaque jeune évalué.
Plus le pourcentage obtenu tend vers 100 meilleure et l’endurance spécifique du sujet. En
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supposant qu’au delà d’une période de 10 semaines d’entraînement la V.A.M. demeure
stable, il est ainsi possible d’objectiver l’amélioration subséquente de la seule endurance
aérobie pour apprécier ses effets sur la performance.
Prenons l’exemple d’un jeune dont la V.A.M. a été mesurée à 15 km.h-1 et qui réussi à
parcourir 2750m au test de 12min de Cooper. Son I.E.A. est :
2750m / 12min = 229.17m.min-1 ou (13.75 km.h-1 . 100) / 15 = 91.67%
Ou encore : 2750m .100 / 3000m (distance théorique qu’il aurait parcourue en 12min à sa
V.A.M.) = 91.67%
b- VAM et extrapolation de VO2 max
Nombreux sont les auteurs qui ont proposé des équations de prédictions de VO2 max
(ml·min -1· kg-1) à partir de la connaissance de la VAM.
Celle de Léger et Mercier (1983) qui résume l’ensemble des équations publiées pour calculer
une équation moyenne VO2 max (ml-min -1. kg-1) = 3,5 X VAM (km.h-1) s’avère la plus
simple. Les résultats admettent cependant une marge d’erreur liée à l’économie de course,
dont nous rappelons que la différence interindividuelle peut s’inscrire dans une limite de + 5
%.
c- Performances et % de vam sollicités
Plusieurs études : Thibaut et Mercier, 1981 ; Léger et al., 1985 ; Villaret, 1988 ; Montmayeur
et Villaret, 1990 ; ont permis de préciser à quels pourcentages de VAM se couraient les
différentes distances de compétitions. Ces indications constituent d’excellentes orientations
pour l’entraînement spécifique en fonction des performances visées. (Tableau 7.9).
Distances de compétition % VAM Course sur piste Corrélation VAM – Perf.
400 m
800 m
1000 m
1500 m
2000 m
3000 m
5000 m
10 000 m
20 000 m
marathon
145 à 155
120 à 125
105 à 115
101 à 111
98 à 102
95 à 100
90 à 95
85 à 90
80 à 88
75 à 84
r = . 72 (n = 40)
r = . 92 (n = 105)
r = . 92 (n = 105)
r = . 95 (n = 71)
r = . 98 (n = 69)
r = . 98 (n = 69)
r = . 88 (n = 108)
r = . 88 (n = 108)
r = . 85 (n = 108)
Tableau 9 : Pourcentages de la VAM susceptibles d’être maintenus pendant les différentes
distances de compétition et corrélation entre VAM et vitesses auxquelles ont été réalisées
ces performances
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L’étude de ce tableau met en évidence une corrélation qui augmente jusqu’à la distance de 3
000 m courue entre 95 et 100 % de VAM et qui diminue ensuite. Ceci peut traduire
respectivement la complémentarité plus ou moins importante du métabolisme anaérobie
entre le 800 et le 2000 m et celle de l’endurance aérobie à mesure que la distance augmente
au-delà de 3000 m. D’une façon générale, cette dernière distance semble la plus proche de
la VAM chez les coureurs de demi-fond bien entraînés et peut éventuellement servir de
critère de VAM uniquement pour cette population. Pour les autres sportifs, la VAM peut être
atteinte entre 2000 et 3000 m ce qui ne confère pas une précision suffisante aux résultats
souvent aléatoires ainsi obtenus.
2·4 VAM et prédiction de performances
Outre l’extrapolation de VO2max, la connaissance de la VAM peut aussi permettre de
« prédire » avec une assez bonne précision les performances susceptibles d’être atteintes
en course si, bien sûr, le sportif s’entraîne correctement pour développer spécifiquement les
capacités physiologiques et techniques requises par la performance visée et si son efficacité
de course n’est pas trop défaillante.
A partir du tableau 10, si le sportif est âgé de 18 ans ou plus et s’il connaît sa VAM ou son
VO2max, il peut prédire les performances potentielles depuis le 800 m jusqu’au marathon.
Par exemple, si sa VAM est 18 km/h, ce qui correspond à un VO2max extrapolé ou mesuré en
laboratoire de 63 ml·kg-1·min-1, à la condition de s’entraîner spécifiquement, il peut espérer
atteindre (avec une marge d’erreur possible de 5 à 7% en plus ou en moins) les
performances suivantes : 2 min 17 s au 800 m ; 2 min 59 s au kilomètre ; 4 min 50 s au 1
500 m ; 6 min 42 s au 2 000 m ; 10 min 38 s au 3 km ; 18 min 30 s au 5 km ; 39 min 18 s au
10 km ; 1 h 47 s au 15 km ; 1 h 22 min 46 s au 20 km ; 1 h 26 min 50 s au 21 km et 3 h 8 min
6 s au marathon.
Si le sportif n’atteint pas ces performances c’est probablement que sa capacité anaérobie
lactique (ou capacité de produire de l’acide lactique et de supporter une forte acidose
musculaire) n’est pas suffisamment développée pour les distances courtes inférieures au
3000 m, ou bien que son endurance aérobie n’a pas été assez bien développée pour
maintenir une vitesse élevée sur des distances longues, ou/et qu’il présente une médiocre
économie de course. Ainsi, la prédiction de la performance à partir de la connaissance de la
VAM peut renforcer la motivation pour atteindre ou dépasser la performance cible et
indirectement mettre en évidence certaines carences au niveau des différents facteurs dont
dépend la performance.
Il ne reste plus au sportif qu’à s’entraîner rationnellement ce que permettent non seulement
l’ensemble des résultats obtenus aux différentes épreuves proposées dans ce chapitre, mais
aussi la connaissance de la VAM, comme nous l’étudierons dans un prochain chapitre.
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VAM
km ·h-1
VO2
max
PERFORMANCES POTENTIELLES (h : min : s)
selon différentes distances de course (m)
800 1000 1500 2000 3000 5000 10000 15000 20000 30000 42195
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
49.0
52.5
56.0
59.5
63.0
66.5
70.0
73.5
77.0
80.5
84.0
87.5
2:59
2:46
2:35
2:26
2:17
2:10
2:03
1:57
1:51
1:46
1:42
1:37
3:56
3:38
3:24
3:11
2:59
2:49
2:40
2:32
2:25
2:18
2:12
2:06
6:30
5:59
5:32
5:09
4:50
4:32
4:17
4:03
3:50
3:39
3:29
3:20
9:05
8:20
7:43
7:10
6:42
6:17
5:56
5:36
5:19
5:07
4:49
4:36
14:28
13:16
12:15
11:23
12:38
9:58
9:23
8:52
8:24
7:59
7:36
7:15
25:20
23:11
21:23
19:50
18:30
17:20
16:18
15:23
14:34
13:50
13:10
12:34
56:15
50:47
46:17
42:30
39:18
36:33
34:10
32:04
30:12
28:33
27:04
25:44
1:27:23
1:18:46
1:11:42
1:05:47
1:00:47
56:29
52:45
49:29
46:36
44:01
41:43
39:39
1:59:22
1:47:29
1:37:45
1:29:38
1:22:46
1:16:52
1:11:45
1:07:17
1:03:20
59:30
56:41
53:51
3:15:43
2:53:20
2:35:33
2:21:05
2:09:06
1:59:57
1:50:18
1:42:49
1:36:17
1:30:32
1:25:26
1:20:53
4:54:07
4:17:48
3:49:28
3:26:44
3:08:06
2:52:34
2:39:23
2:28:05
2:18:16
2:09:41
2:02:06
1:55:21
Tableau 10 : A partir de la connaissance de la VAM ( km/h) il est possible d’extrapoler VO2max
(ml.min-1.kg-1) et de prédire les performances de course susceptibles d’être atteintes (d’après
Mercier et Léger, 1982)
Renseignements :
Les enregistrements de l’ensemble des tests validés pour obtenir la VAM ainsi que les
différents logiciels en permettant l’exploitation pour l’orientation, le contrôle et le suivi de
l’entraînement sont exclusivement distribués en France par:
1- L’AREAPS, BP 40 ; 33 611 Cestas Cedex 00 33 5 56 84 52 27 ou 28
E-mail : [email protected]
2- Le CRESS, 250 Cours de l’Argonne 33 000 Bordeaux