Un sportif doit-il réaliser un test d’effort ?

Utile, indispensable, ou un brin superficiel si je suis déjà un compétiteur aguerri ?

Autant de questions tout à fait légitimes.

Les objectifs

Un test d’effort clinique est INDISPENSABLE de sportif en mode loisir au compétiteur Elite avec deux objectifs complémentaires :

• Valider sa santé sur le plan cardiovasculaire
• Identifier les éléments utiles dans l’optimisation de sa préparation physique

Réaliser en milieu clinique avec un protocole précis le test sollicitera l’organisme à haute intensité d’effort avec un contrôle médical…

Cette exploration fonctionnelle cardiaque maximale permettra de repérer la présence ou non unes des anomalies fonctionnelles :

•  Manifestation ECG d’ischémie myocardique formelle.
•  Trouble du rythme auriculaire rapide.
•  Extra-systolie ventriculaire polymorphe, tachycardie ventriculaire.
•  Absence d’augmentation ou chute de la pression artérielle, ou au contraire élévation excessive.
•  Mauvaise tolérance fonctionnelle (douleurs, essoufflement).

Les informations prises en compte :

• L’enregistrement de l’activité cardiaque en continu
• La tension artérielle aux paliers
• La mesure de la lactatémie qui est le reflet de la différence entre la production d’acide lactique par le muscle à l’effort et la consommation de cet acide par les autres organes
• La mesure des échanges gazeux, avec une possible exploitation pour déterminer les seuils aérobie et anaérobie ventilatoires.

Les seuils ventilatoires

La mesure des échanges gazeux méthode étudie les volumes de consommations d’oxygène et de production de gaz carbonique. Sur un graphique cela se traduit par des courbes qui se suivent jusqu’à un certain niveau d’intensité dans l’effort : pour faire court plus je produit de CO2 plus je consomme d’O2.

Lors du test l’analyse des échanges gazeux permettra de repérer des ruptures de linéarité dans la proportionnalité entre oxygène “pris” et gaz carbonique “rejeté”.

Ces points de rupture sur les courbes des volumes pulmonaires permettent de distinguer deux seuils (SV1 et SV2). Ces seuils sont identifiés de plusieurs manières possibles en fonction des paramètres choisis :

• Le VCO2 (la production de CO2 par unité de temps)
• La relation temps d’effort / intensité
• La relation issue de la méthode de WASSSERMAN qui consiste à tracer les droites de courbe sur le graphe VE/VO2 entre les équivalents respiratoires en CO2 (VE/VO2) et O2 (VE/VCO2)

Sur le schéma ci-dessus on repère bien les deux points de rupture de la linéarité en CO2 (ligne bleu) et O2 (ligne jaune).

Ce sont donc bien les seuils ventilatoires et l’utilisation du rapport VCO2 / VO2 (nommé aussi quotient respiratoire : QR = VCO2/VO2) mesurée par la fameuse droite de régression linéaire qui restent le marqueur le plus pertinents à ce jour.

L’augmentation du volume de CO2 produit par l’organisme est en lien direct à la formation des ions bicarbonates (HCO3-.) destinés précisément à éliminer (“tamponner” dan le langage scientifique) les ions H+ = phénomène que certains appellent : la montée de la charge lactique ou encore l’acidose.

Déjà dans ses travaux des années 70 Davis n’avait pas trouvé de différence relative à l’évaluation du seuil 2 entre les infos données par les échanges gazeux et celles prises avec concentration des lactates sanguins.

Plus récemment Christopher (1995) fait le même constat : Relation Ship Between The Lactates and Ventilatory Thresholds During Prolonged Exercice. Edition : Sports Medicine.

Les seuils ventilatoires

 La prise des lactates : une donnée arbitraire

Beaucoup de préparateur physique se réfèrent a la lactatemie pour distinguer les seuils et donc calibrer les séances…

Les idées reçues ont la vie dure, faut-il rappeler que ce n’est pas la production de lactate qui pose problème au sportif mais la production des ions H+ qui exige une forte consommation d’oxygène pour être facilement évacués par l’organisme (ce que l’on appelle l’effet “tampon”).

Je me permettais quand même de faire remarquer que la variable ventilatoire de l’équivalent respiratoire de l’O2 (VE / VO2) est celle qui est à ce jour considéré comme la plus “juste” pour identifier le seuil 2.

Or… ce rapport n’a strictement aucun lien direct avec la lactatémie… ce fameux lactate qui reste très tendance pour justifier à peu près tout… de la crampe à la baisse de la VO2max.

Alors effectivement un lien existe entre la production de lactate pendant l’effort et celle des ions H+ mais c’est quand même mieux d’appeler un chat un chat.

Le seuil ventilatoire correspond-il au seuil lactique ?

Il n’y a pas de consensus sur le sujet n’néanmoins les inconditionnels de la prise de lactate se font rares depuis les travaux de Spurway qui a montré que l’indicateur du seuil lactique est corrélé beaucoup plus par l’accumulation du potassium que par l’accumulation des lactates.

Source : Spurway : “Aerobic exercise, anaerobic exercise and the lactate threshold”. Édition Br Med Bull, 1999.

Le débat est ouvert, les travaux de Spurway remettent en cause l’idée avancé dans les années 90 selon laquelle l’utilisation des mesures de lactate de sang était un bon outil pour prévoir la performance d’un exercice et pour contrôle le training.

En réalité la confusion est légitime car dans l’immense majorité des cas, il est difficile de distinguer le seuil ventilatoire du seuil lactique (cf les travaux de Wassermann et de Hughes)

Rappel : Sur le plan de la concentration en lactate le seuil 1 (aérobie) est fixé arbitrairement à 2mml et le seuil 2 (anaérobie) fixé à 4 mmol

Des exceptions…

Il m’arrive très occasionnellement d’utiliser les deux seuils (ventilatoire et lactique) notamment lorsque le test d’effort fait apparaître des écarts importants et notamment avec une forte cinétique de production des lactates…

Dans ce cas de figure les marqueurs de la ventilation et ceux de la production de lactate ont alors leurs intérêts.

Le seuil ventilatoire 1 permettra t’établir les zones cibles en lien à l’entrainement de la capacité à développer la capacité aérobie (pour faire court le travail d’optimisation de la myoglobine et des enzymes mais aussi celui de la densité des capillaires).

Le seuil lactique 1 permettra quant à lui de cibler au mieux la zone cible correspondant à la capacité de l’organisme à utiliser un pourcentage élevé de VO2 max sans accumuler les lactates.

Source : Di Prampero PE et Ferretti “The energetics of anaerobic muscle metabolism : a reappraisal of older and recent concepts”. Édition : Resp physiol, 1999.

 Un mot sur le “lactate turnpoint” (LTP) (en français point de virage de lactate)

 Le point de virage de lactate correspond à l’intensité de l’exercice qui va produire une certaine concentration de lactate dans le sang.

Souvent on la fixe à 3 mmol par litre par minute (mais il n’y a pas consensus….) en effet on constate que juste en dessous de la vitesse (ou puissance) exécuté à ces 3 mmol de production de lactate il est alors possible de maintenir l’exercice sans voir les concentrations sanguines de lactate monter plus haut…

La courbe de cinétique de VO2

Le test d’effort permettra d’évaluer ce que l’on appelle la cinétique de la VO2 max.

Rappel : le volume d’oxygène consommé pendant une activité physique est lié à la quantité d’O2 utilisée par les muscles actifs.

Ce VO2 musculaire dépend du transport d’O2 aux muscles actifs et de l’utilisation d’O2 par ces muscles.

Identifier le niveau de performance de ce transport d’oxygène permet de repérer le niveau de l’athlète et sa progression dans cette performance.

Le contre exemple des spécialistes d’ultra longue distance

Si on peur légitimement penser que plus la vitesse d”augmentation de VO2 augmente plus l’athlète sera performant sera l’athlète, en ultra longue distance les choses sont un peu différentes.

En effet les travaux de Hawmey ont montré que précisément la performance du haut niveau sur un ultra est liée pour partie aux facteurs aérobies marquée par un faible lactatémie maximale et une faible FC max.

Source : Hawley JA : Adaptations of skeletal muscle to prolonged, intense endurance training”. Édition : Clinical and experimental pharmacology and physiology, 2001.

Cela s’explique par une optimisation de l’entrainement qui entraîne une adaptation du volume d’éjection systolique, ce qui justifie une FC moins importante.

Quant à la lactatémie les valeurs inférieures observées régulièrement chez les Elites montre au final qu’ils ont une moins bonne adaptation que les coureurs lambda sur le plan de l’anaérobie lactique.

Cela n’a rien de franchement surprenant…car pour un Elite l’entrainement mis en place entraîne une hyperadaptation des facteurs aérobies… et par voie de conséquence une sollicitation amoindrie des facteurs anaérobie lactiques.

D’ailleurs cela s’observe sur les courbes de cinétique de VO2 des tests d’efforts.

Plus le compétiteur est de haut niveau en terme d’efficience de performance d’endurance plus la fameuse rupture de linéarité de cinétique d’O2 est tardive.

Iaiche puis Lucia (qui a fait des recherches sur des cyclistes pro) expliquent bien cela en nous montrant que cela est en lien à une consommation d’oxygène moindre pour un même effort.

Leurs travaux montrent un ralentissement de la cinétique d’O2 pour ces athlètes de haut niveau qui sont performants sans exploser les compteurs en terme de niveaux de consommation d’oxygène.

En réalité plus la rupture de linéarité de cinétique d’O2 est tardive plus l’adaptation à l’anaérobie lactique demandera du temps…

L’explication est directement à la nature des fibres mobilisées et à la cinétique d’O2.

La quantité et l’intensité de l’entraînement et font intervenir les fibres de type II plus tardivement agissant sur la cinétique d’O2 avant le seuil.

Du coup ces fibres II moins mobilisés que chez le coureur lambda (qui se positionnent plus vite et plus souvent surs les facteurs anaérobie lactiques) seront davantage recrutées quand l’intensité augmentera. Tout cela est développé par Green et LONDEREE.

Sources :

• GREEN : “Adaptation in skeletal muscle exercise metabolism to a sustained session of heavy intermittent exercise”. Édition : J Physiol Endocrinol Metab, 2000.
• Londeree : “Oxygen consumption of cycle ergometry is nonliner related to work rate and pedal rate”. Édition : Med Sci Sport, 1997.
• Iaiche R : ” Evaluation de VO2max et de VMA, en laboratoire et sur le terrain”. Édition Sciences et Sport, 1996.
• Lucia A : “referred pedalling cadence in professional cycling”. Édition : Med sci sports, 2001.

Les limites du test clinique

Le test clinique n’est pas la solution miraculeuse !!

Il présente un inconvénient non négligeable : celui d’être assez peu identique à la spécificité du terrain, ou même lorsque le support du test est éloigné de la pratique du compétiteur comme pour un traileur ou un skieur (alpiniste ou fond).

Ainsi pédaler à puissance maximale sur un HT ou même son propre vélo avec un masque sur le nez peut être assez distant du même effort réalisé en plein air.

Voilà pourquoi, il est très intéressant de programmer pour des athlètes Elite en parallèle des tests de terrain, complémentaires des tests de laboratoire. En effet, les tests de terrain présentent le gros avantage de tester le sportif dans son environnement naturel.

Un test clinique a ses limites psychologique car il est étroitement liée à la motivation même du sportif…et il arrive assez fréquemment qu’un sportif en milieu “fermée” ne trouve pas la motivation pour “se faire mal”

De plus pour certains sports le test est fortement éloigné de la pratique sportive habituelle.

Se préparer au test

Je vous recommande de vous préparer à son test comme pour une compétition de courte distance…

Donc on structure le test pour le placer en fin d’un microcycle d’affutage avec une courte séance de déblocage la veille.

La motivation va conditionner l’importance de l’écart entre les valeurs du test et la donne cardio intrinsèque.

La motivation en ce sens est bien sûr un facteur de pondération des valeurs développées pendant le test…

Voilà pourquoi il me semble essentiel de se “mettre en condition mentale” pour aborder tout test… mais là on retombe sur la case “départ” à savoir que toute performance est liée à la motivation !

Pour l’avoir longtemps expérimenté en tant que prof au bord d’un stade, un test cooper (ou autres) n’a de sens que si l’élève a été mobilisé pour jouer le jeu !

Mémento pour comprendre les données d’un test clinique complet

Mesures Biométriques composition corporelle et souplesse :

• Masse Grasse (MG) est constituée par du tissu adipeux formé de cellules graisseuses appelées “adipocytes”, qui stockent les lipides sous forme de “triglycérides”.
• Masse Maigre (MM) est constituée par tout ce qui n’est pas gras dans l’organisme : l’eau, les os, les organes, les muscles…
• Souplesse : La flexion avant debout permet notamment d’évaluer l’amplitude articulaire et musculaire des membres inférieurs (ischio-jambiers) et du rachis postérieur. Elle donne un à priori sur la souplesse générale du corps.

Mesures physiologiques :

• Puissance Maximale Aérobie (PMA) = l’énergie maximale produite par voie oxydative, grâce à l’utilisation de l’oxygène. Elle correspond en course à pied à la Vitesse Maximale Aérobie (VMA) = Vitesse limite de locomotion, à laquelle est atteint le VO2max.
• Consommation d’Oxygène (VO2) est exprimée soit en L/min ou mL/kg/min. A travers cette mesure de VO2 on évalue l’énergie produite grâce à l’oxygène.
• VO2 de repos reflète le métabolisme basal de l’individu = la production d’énergie pour assurer le maintien des fonctions vitales de l’organisme, des différents systèmes : digestif, respiratoire, de thermorégulation, de la circulation sanguine, hormonal… Cette mesure de repos peut révéler un état de fatigue et/ou de stress, pour une valeur à 5 ml/kg/min.
• VO2max représente la production maximale d’énergie possible, par voie aérobie pour réaliser un effort musculaire. C’est un indice de puissance aérobie, au même titre que la PMA ou la VMA : PMA x 1,5 = VO2max (l/min) et VMA x 3,5 = VO2max (ml/kg/min).
• Quotient respiratoire (Qr) = Le rapport entre le CO2 expiré et l’O2 consommé, Qr = VCO2/VO2 (Qr repos < 0,8 ; Qr seuil = 1 et Qr max à 1,15).
• Seuil Ventilatoire 1 (SV1) ou “Seuil Aérobie” = limite du travail en endurance, pour développer efficacement la qualité foncière par une meilleure oxygénation musculaire en développant les capillaires périphériques. Au-delà de seuil on rentre dans une zone transitionnelle avec une mobilisation mixte des filières aérobie/anaérobie (en résistance douce)
• Seuil Ventilatoire 2 (SV2) ou “Seuil Lactique” ou “Seuil Anaérobie”, à partir duquel on rentre davantage dans la filière anaérobie, augmentation alors de la production d’acide lactique dans les cellules musculaires. L’entraînement doit viser à repousser ce seuil pour reculer l’apparition de la fatigue et pouvoir tenir une vitesse limite la plus élevée possible.

Mesures cardiaques :

• Fc de repos est un indicateur de forme, en suivant son évolution dans le temps. Pour le test c’est une mesure relative, dans des conditions particulières : assis sur le vélo ou debout sur le tapis, en respirant dans un masque et avec l’appréhension du test. Cette mesure nous permet également d’apprécier la récupération en fin d’effort.
• Fc max obtenue en fin de test peut-être très éloignée de la Fc max théorique = 220- âge +/-10, en fonction de facteurs génétiques et du passé sportif de l’individu : plus le sportif est endurant et moins la Fc max sera haute et inversement dans les sports intensifs où le coeur est sollicité à niveau élevé. L’important reste de connaître le profil de sa Fc d’effort afin de pouvoir mieux s’entraîner en fonction, à l’aide du cardio-fréquencemètre.
• Fc de réserve = différence entre la Fc max et la Fc de repos, elle permet de mesurer l’étendue de Fc d’effort.

Mesures respiratoires :

• Capacité Vitale (CV) = quantité d’air maximale dans les poumons utilisable pour la respiration.
• Débit Ventilatoire maximal (VE max) = quantité d’air maximale expirée, mesurée en fin de test.
• Fréquence respiratoire maximale (Fr max) = nombre de cycles respiratoires par minute (cycle respiratoire = une expiration + une inspiration). La personne est essoufflée si Fr max est à 55 cycles/min.
• Volume courant maximal (Vt max) = le volume d’air qui entre et qui sort des poumons à chaque respiration, au maximum de l’effort.
• Coefficient d’Utilisation Pulmonaire (CUP) = le rapport entre le Volume courant et la Capacité Vitale (CUP = Vt/CV). Il nous sert à mesurer le “remplissage pulmonaire”, pour mieux apprécier l’utilisation de l’air disponible dans les poumons à la respiration maximale.

Exploitation du test n°1 : les valeurs cibles des zones d’intensité

Situation 1 : pour un athlète (FC et VMA)

Situation 2 : pour un cycliste (FC et PMA)

Exploitation du test n°2 :

Je vous place ici deux tests d’effort significatif sur le niveau de potentiel :

Valeurs d’un vététiste dont le test révèle un niveau “faible” en terme de performance physio intrinsèque.

• Une faible puissance maxi.
• Une cinétique de VO2 “lente” avec les deux lignes VO2 et VCO2 encore très proche après le seuil 1.

D’autre part un test d’un athlète de haut niveau sur son test de fin de préparation estivale après un important travail autour du développement de la consommation d’oxygène avec des séances en variations d’allure.

Et celle d’un athlète de haut niveau…