Nous allons aborder dans cet article l'influence du cout énergétique du système ventilatoire (appelé réflexe métabolique ventilatoire) lors d'un effort de 18' effectué entre 100 et 105% de la puissance critique
Un peu de théorie:
Si il est normal de considérer que la VO2 Max est un indicateur pertinent de la performance dans les sports d’endurances notamment, il n’en demeurent pas moins que sa valeur nominale ne nous renseigne pas spécifiquement sur le fonctionnement de l’athlète.
Cette consommation maximale d’oxygène est un prérequis pour la performance à laquelle il va falloir soustraire plusieurs coûts:
Le coût énergétique de la ventilation
Nous allons le developper dans cet article, mais je vous invite à lire les 2 articles pour mieux comprendre son affluence
Le coût énergétique de la thermorégulation
Pendant l'effort physique, le corps produit de la chaleur en raison du métabolisme cellulaire et de la contraction musculaire. Pour maintenir une température corporelle stable, le corps doit dissiper cette chaleur excessive, ce qui peut entraîner un coût énergétique supplémentaire. Les mécanismes de thermorégulation comprennent :
La transpiration :
Lorsque la température corporelle augmente, les glandes sudoripares produisent de la sueur pour évaporer la chaleur et refroidir la peau.
La vasodilatation :
Les vaisseaux sanguins se dilatent pour favoriser la circulation sanguine périphérique et la dissipation de la chaleur.
La régulation hypothalamique :
Le centre de contrôle de la température dans le cerveau (l'hypothalamus) ajuste la fréquence ventilatoire (pression partielle Co2), la sudation et la circulation sanguine pour maintenir l'équilibre thermique.
Le cout de conversion chimique (des kj en puissance mécanique W)
Lorsqu'un athlète effectue un travail musculaire pendant l'exercice, l'énergie est produite par l'oxydation de nutriments (glucides, lipides...) à l'intérieur des cellules musculaires.
Cette énergie est ensuite utilisée pour la contraction musculaire et à la production de mouvement.
Le processus de conversion de l'énergie chimique exprimée plutot en kilojoule en énergie mécanique (watt) peut être affecté par plusieurs facteurs qui influencent l'efficience du transfert d'énergie :
Rendement mécanique des muscles :
Ce facteur détermine dans quelle mesure l'énergie produite est effectivement utilisée pour produire un mouvement utile.
Des aspects tels que la coordination des muscles, la vitesse de contraction et la qualité de la technique peuvent influencer le rendement mécanique.
Efficacité des voies métaboliques :
Les voies métaboliques impliquées dans la production d'énergie (glycolyse, cycle de Krebs, phosphorylation oxydative) peuvent varier en efficacité d'un individu à l'autre en fonction de leur entraînement, de leur génétique et de leur adaptation à l'effort physique.
Thermogenèse :
Une partie de l'énergie produite pendant l'exercice est dissipée sous forme de chaleur, ce qui réduit l'efficacité globale du transfert d'énergie.
La thermorégulation et la gestion de la chaleur corporelle joue un rôle important dans le rendement énergétique.
L'approche globale avec cet athlète
Un travail spécifique sur la ventilation à été entrepris avec l'athlète dont nous allons analyser 2 performances à 2 mois d'intervalles sur une montée identique
Le travail a porté sur:
La conscientisation de la ventilation:
A travers plusieurs monitoring de séance (16) lors des trainings camps (avec feedback visuel) mais aussi par le fait garder ce focus attentionel comme objectif de maitrise sur toutes sa séance avec des intensité > 85% de la puissance critique
La coordination et les mobilisations des muscles ventilatoires:
à travers un entraiment avec un outil isocapnique guidé par un protocole spécifique d'environ 5 à 8' par jour (6x semaine)
Un travail sur la force et la capacité inspratoire:
Avec un outil inspiratoire à résistance variable suivant un protocole progressif sur la resistance (2x30 inspirations jour, 6x semaine)
Méthodologie des tests et prise de mesures
Afin de garantir la reproductibilité des tests et donc des résultats, nous avons procédé comme suit
Le protocole
1 montée d'échauffement
1 montée test allure max (monitoring)
1 montée récupération du test (avec monitoring et focus ventilatoire)
1 montée Z4 avec exercices de stratégies ventilatoires (avec monitoring)
L'athlète
Cycliste professionel de 29 ans, 182cm / 61 kg
La montée en question
5,4 km à 9,1%
Vent quasi nul
Outils de mesure
Analyseur d'échange gazeux
HRM
Capteurs Body/skin temperature
Capteurs d'oxymétrie musculaire
Etat de forme:
Similaire dans les 2 contextes
Montée Test pré-entrainement ventilatoire
Montée Test Post entrainement ventilatoire (+2 mois)
Avant d'entrer dans les détails de la chacune des montées, il est judicieux de s'attarder sur les mesures spirométriques
Tout d'abord sur le FEv1 (la capcité expiratoire en 1")
Pré 4,15 vs 4,55 Post
soit + 10% d'amélioration avec 0,45 L supplémentaire
Index (force inspiratoire)
Pré 145 vs 175 Post
soit + 18% de puissance inspiratoire
PIF (débit inspiraroire de pointe)
Pré 8,2 vs 9,4 Post
Soit + 13% de débit inspiratoire
Volume (volume maximal d'une inspiration)
Pré 4,3 vs 4,9 Post
soit + 12,3% de volume inspiratoire
Ces résultats témoignent de l'efficacité du protocole d'entrainment des muscles ventilatoires
Une fois les tests spirométriques effectués avant la montée "Test Post", il apparaissait déja que nous aurions tres certainement une amélioration de la performance globale
L'explicaiton de la perfomance
Pour etre le plus factuel possible nous allons enumérer les différentes mesures étalons avec:
Le chronomètre: 18'55 vs 18'01 , soit un gain de 54" sur son ancien record
La puissance mécanique:
392,35w vs 411,04, soit un gain de 19w
6,45w/kg vs 6,74w/kg soit un gain de 0,29w/kg (+4,6%)
La Consommation moyenne d'oxygène sur la montée
80,17 vs 82,56 soit une augmentation de 2,4 ml/kg/min ce qui en soit n'est pas la chose qui nous interesse le plus....
Mais par contre,
Montée Pré 80,17 pour 392w soit 4,9 W / ml.min.kg
Vs
82,17 et 411w Montée post soit 5,01 W / ml.min.kg
Soit une amélioration du rendement de 3%
Nous allons voir plus bas a quoi est due cette amélioration qui explique en partie l'amelioration de la performance
Volume courant (Tv)
3,19 vs 3,78 soit une augmentation de 0,59L, plus de 16,7%
Volume Total (Ve)
174,3 vs 179,68, soit une augmentation de 5,5L/min (tout en baissant la fréquence ventilatoire)
Fréquence ventilatoire (Rf)
55,5 vS 47,59, soit une baisse de 8 rpm/min
Cette donnée est certainement la plus importante est la résultante de l'entrainement ventilaoire découlant aussi de la hausse du volume courant
En baissant la fréquence ventilatoire (Rf) et augmentant le volume courant (Tv), nous avons meme augmenté le volume total (Ve) et amélioré aussi la Vo2 moyenne
Cette baisse de la Rf a permis une meilleure capacité d'extraction d'oxygène musculaire se traduisant par la fraction d'oxygène de l'air expiré (FeO2) grace à la potentialisation de l'effet Bohr
Fraction d'oxygène de l'air expiré (FeO2)
Voir ci dessus
16,84 vs 16,75 soit une amélioration de l'extraction de 5,9%
La fréquence cardiaque (Hr)
181 vs 184 Bpm montée Post, nous avons + 3bpm
Cependant cet écart n'étant pas significatif pour une quelconque interprétation car
la puissance mécanique développée est nettement supérieure sur la montée Post
Pour contre balancer cela, il faisait aussi moins chaud 28,41° vs 21,74° (Post) avec des températures centrales de l'athlète assez proche également 37,68° vs 37,30
La fonction cardiaque est donc assez similaire lors de ces 2 efforts
Perception d'effort de la séance et 2h après (RPE)
Les 2 tests récoltent la même note de perception de 9/10 sur l'echelle de Borg modifiée
C'est d'ailleurs assez cohérent qu'un effort maximal se voit attribué cette notation.
Par contre, fait plus remarquable, le RPE 2h après la fin de l'effort est différent, plus bas sur le "Test Post" avec 7 vs 9 pour la séance "Test Pré"
Lors de précedents travaux conduits sur les stratégies ventilatoires optilales à l'effort, il était apparu très précieux d'utliser cette notation du ressenti 2h apres l'effort afin de quantifier le niveau de récupération (ou la limitation de l'acumulation de métabolites)
Conclusion et interprétation :
L'amélioration de la performance, d'abord sous forme mécanique avec une puissance développée supérieure couplée à une baisse chronométrique est à mettre en perspective avec notamment la consommation moyenne d'oxygène (Vo2)
Avec une Vo2 moyenne très proche entre les 2 montées, nous retrouvons pourtant une performance nettement supérieure lors de la Montée "Post-entrainement ventilatoire".
Ces paramètres nous permettent d'arriver à conclure qu'il y a eu une baisse du coût énergétique global.
A travers l'analyse de la fréquence ventilatoire et les travaux menés au préalable (lire article ici ), nous pouvons donc faire incomber cette "économie" en partie au coût énergétique du reflexe métabolique ventilatoire, lui-meme fortement corrélé à la fréquence ventilatoire (Rf)
L'approche ventilatoire globale est donc une voie très efficiente en terme de perfomance
Elle agit au moins de 2 manières avec :
La baisse du cout énergétique ventilatoire
L'augmentation de l'extraction de l'oxygène musculaire grâce à l'effet Bohr
La conscientisation de la ventilation tout d'abord, couplée à un travail isocapnique de mobilisation et de coordination des muscles ventilatoires permet des gains sans équivoque.
Ce travail qui fut complété par une approche de la fonction inspiratoire basé sur le couplage sollicitant à la fois la puissance inspiratoire et un volume inspiratoire maximal, nous permet d'entrevoir des éléments futurs de progression bien supérieurs encore à ceux que nous venons d'assister (Approche expiratoire + tolérance Co2)
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