Intérêts et limites du seuil respiratoire pour l'entraînement

La respiration et la fréquence cardiaque sont des données essentielles pour le coureur à pied. Au-delà des informations qu'elles peuvent nous fournir, ce sont deux rythmes biologiques à la fois vitaux et automatiques. En effet notre cerveau ajuste le rythme respiratoire à nos besoins physiologiques, et cela sans que nous en ayons conscience.

Aussi s'il est difficile d'intervenir avec précision sur notre fréquence cardiaque, nous pouvons avoir un contrôle sur notre respiration, ce que nous oublions bien souvent dans notre entraînement.

Désormais et dans le domaine de la course à pied en général, connaître le moment de l’apparition du premier seuil ventilatoire (SV1) au cours de l'effort est indispensable pour l’optimisation de la performance. Cette notion du seuil ventilatoire est en effet un indice intéressant pour connaître l'aptitude et la capacité aérobie de chaque athlète, et ce afin d'avoir une meilleur orientation et planification de l'entraînement ainsi qu'une bonne adaptation de la charge de travail physique pour améliorer l'endurance de l'athlète.

Mais pour bien comprendre ce que signifie ce seuil ventilatoire et comment l'utiliser à l'entraînement, il nous semble essentiel de faire un petit détour par son émergence.

Petit retour historique

Dans les années 1970 les travaux des scientifiques russes et américains commencent à s’échanger lors des grandes rencontres internationales. Les champions circulent et les entraîneurs aussi, et donc avec eux les connaissances scientifiques qui sont présentées lors de colloques, comme par exemple les travaux sur la force de Zatziorski.

Ainsi, tous les travaux de physiologie, de biomécanique et de neurosciences se diffusent à grande vitesse, et les entraîneurs en profitent pour s’appuyer sur des modèles de performance.

Les Américains intègrent quant à eux le concept de fractionné qui est différent de l’intervalle training dans le sens ou lorsque l’on fractionne, la récupération est plus longue et la vitesse est plus soutenue. On travaille donc la qualité de course et sa gestuelle en découpant bien souvent la distance de course que l’on veut effectuer en compétition. C’est ce que l’on nomme alors des « fractions d’effort ».

Par exemple, le quadruple recordman du monde Jim Ryun réalisait des séances d’un volume total de 10 à 13 km avec, cependant, des récupérations beaucoup plus longues (3 minutes pour des 400 m, 5 minutes pour des 800 m).

Dans ces années 1970, c’est aussi l’émergence du sport santé aux États-Unis, avec le fameux Kenneth Cooper qui met en place un test pour évaluer rapidement la condition physique des aviateurs nord-américains. Ce test de Cooper, de part sa simplicité et sa compréhension

va être diffusé au-delà de l’aspect militaire. Il consiste à courir (ou à marcher) pendant 12 minutes sur un terrain plat en essayant de parcourir le plus de distance possible. Une fois l’épreuve terminée, on mesure la distance parcourue.

En parallèle, du côté de l’ex-URSS, le sport est plutôt un enjeu d’État et pour gagner des médailles et il faut parfois passer par un travail acharné, uniquement tourné vers la performance et le rendement compétitif.

Tenant compte de l’importance de l’enjeu, notamment des Jeux Olympiques, tous les moyens sont mobilisés pour assurer la suprématie de l’Union soviétique. On peut dire en fait que l’URSS invente au final le sport de haut niveau. En effet les scientifiques sont mis au service du sport afin d’améliorer les performances. Même les coureurs amateurs soviétiques ne ressemblent pas vraiment à leurs collègues de l’Ouest.

Ainsi ils font de tout et sont surtout connus pour faire des volumes énormes à l’entraînement, d’où parfois le surnom que l’on donne à certains coureurs de fond identifiés comme des « stakhanovistes de l’entraînement ».

La quantité d’entraînement est parfois démesurée avec des blocs de travail comprenant le plus souvent trois entraînements par jour et des kilométrages hebdomadaires supérieurs à 300 km, notamment pour les marathoniens. Cependant les limites sont liées aux blessures, plus fréquentes et donc handicapantes pour performer.

Mais les années 1970-1980 sont aussi celles de l’apparition du seuil lactique (intensité d’exercice qui est associée à une augmentation significative de la production de lactates sanguin durant un test incrémenté) et de la vulgarisation des tests à l’effort.

Les seuils lactiques sont découverts en premier lieu par l’école allemande, et notamment grâce au physiologiste Mader. Certainement inspiré des travaux de Keul et Kinderman en 1978, mais aussi de ses expérimentations sur le terrain, il identifie ce qu’il nomme les seuils aérobie et anaérobie, qui sont liés en fait à des vitesses d’état stableet maximum de la lactatémie (Mader et Heck, 1986).

Toute notre génération en est désormais baignée, avec bien sûr des adaptations liées aux concept de seuil, soit lactique, soit ventilatoire, mais toujours liée à la consommation maximale d’oxygène (V02 max) et de sa vitesse qui en découle sur le terrain

(Vitesse maximale Aérobie ou VMA).

L'Interval Training comme outil d'entraînement

La sémantique de l'entraînement est vaste dans l'entraînement de la course à pied, entre séances de VMA, de fractionné, travail d'intensité, travail au seuil, de fartlek ou d'allure active. Bref et pour bien cerner ce que peut être une séance de course à pied, on parle également d’Interval Training (I.T). Cet Intervalle Training est en fait plus approprié car il incite à découper l’ensemble de la charge souhaitée, et donc le nombre de répétitions et de récupérations (1).

Les études scientifiques ont montré que cette méthode permettait de réaliser un

plus grand volume de travail que l’entraînement continu. Le vocabulaire utilisé ressemble en fait à celui de l’entraînement de force ou de musculation. On en retrouve les termes : série, répétitions, temps d’entraînement, distance et fréquence d’entraînement, intensité, temps d’exercice et de repos, récupération passive ou active.

Pour cerner une définition plus récente, c’est un type d’entraînement où sont alternés pendant une ou plusieurs séries des fractions d’effort et des fractions de récupération (Grégoire Millet, 2007).

Les paramètres d’I.T. sont :

• L’intensité et la durée des fractions d’effort et de récupération ;

• Le type de récupération ;

• Le ratio effort-récupération ;

• Le nombre de fractions et des séries.

Interval Training et travail au seuil

Comme nous avons pu l'évoquer plus haut, le travail au seuil est issu des recherches menées dans les années 1980 sur les seuils lactiques. Il a été tout d’abord initié par le physiologiste allemand Alois Mader en 1979 qui a pu déterminer d’un point de vue scientifique la plus haute intensité d’effort que l’on peut tenir sans accumuler l’acide lactique.

Ces travaux ont servi en 1984 lors de la préparation du record de l’heure cycliste de Francesco Moser. Le cycliste italien était suivi par Francesco Conconi, professeur

de physiologie à l’Université de Ferrare qui avait, en cette occasion, fait la démonstration de façon très médiatique du pouvoir de la science. Cette période marque également l’avènement des marathoniens italiens comme Orlando Pizzolato (double vainqueur à New York en 1984 et 1985) et surtout Gelindo Bordin (médaille d’or à Séoul en 1988).

Pour résumer et concernant les seuils lactiques, il existerait un seuil aérobie (SL1 aux alentours de 2 mmol/l) et un seuil anaérobie (SL2 aux alentours de 4 mmol/l) au niveau des lactates accumulées dans le sang. Il serait alors préconisé de travailler entre ces 2 seuils pour progresser, et ainsi décaler la courbe des seuils vers la droite, pour reculer l’état de fatigue métabolique.

Mais cette notion de seuil lactique a été sujette à débats et à controverses.

Ainsi certains chercheurs et entraîneurs préfèrent parler de seuils ventilatoires et respiratoires (méthodes de Beaver-VCO2/VO2 ou de Wasserman-VE/VCO2), étant il est vrai un indicateur empirique plus facile à appliquer à l’entraînement, notamment avec la notion d’essoufflement.

La détermination de ces seuils ventilatoires se réalise par une épreuve maximale réalisée en laboratoire. L’indicateur est l’hyperventilation qui permet à l’organisme de s’adapter à l’intensité de l’effort en éliminant l’excès de gaz carbonique. Cet indicateur est important notamment lorsque l'athlète s'entraîne au ressenti de l’effort (indicateurs pour mieux identifier la fatigue).

Voir aussi : travail sur le ressenti d'effort

On parle en fait de premier seuil ventilatoire (SV1) et de deuxième seuil ventilatoire (SV2) :

• Le SV1 représente le « seuil d’adaptation ventilatoire ». Il est un bon indice de la capacité d’endurance aérobie. Chez une personne très peu entraînée, SV1 peut se trouver à une intensité correspondant à 50 % du VO2max. Alors que chez un sportif entraîné, SV1 peut se trouver à 80 % du VO2max. Nous retiendrons que plus SV1 est tardif, plus la personne a de chances de réaliser une bonne performance. Chez un athlète entraîné, SV1 se situe donc au-delà de 80 % de la VMA. Il coïncide en fait à peu près avec le seuil aérobie.

En pratique cette forme d’entraînement correspond à de longues fractions d’effort à vitesse constante (entre 6 et 30 minutes) dans une plage d’intensité qui correspond à 80/85 % de VMA, et à une échelle de 6 à 8/10 en ressenti d'effort (RE).

S’entraîner à cette allure est très bénéfique surtout pour les débutants et avancés car elle va améliorer l’endurance à l’effort. Mais elle induit pour tous les niveaux une amélioration de l’économie de course et de l’endurance qualitative, car elle correspond en fait à un premier seuil ventilatoire d’inconfort, celui qui sollicite l’organisme et qui est différent d’un confort que l’on recherche souvent lors de notre footing.

• Le SV2 : Lorsque vous continuez votre effort en allant de plus en plus vite, un deuxième seuil apparaît, comme une cassure. Cette rupture correspond au seuil ventilatoire SV2 et résulte en partie de l’augmentation importante de lactates dans le sang. L’hyperventilation devient alors anarchique (essoufflement très prononcé) car l’organisme ne parvient plus à transformer en substrat le lactate accumulé. On parle alors de « seuil d’inadaptation ventilatoire ». En travaillant au-dessus de SV2, on travaille dans la filière dite « anaérobie ». Chez un athlète entraîné, SV2 se situe au-delà de 90 % de la VMA. Le but de l’entraînement est de repousser les limites d’apparition de SV2 et de rapprocher SV2 du VO2max.

En pratique il s’agit de courir à des intensités se situant entre 90 et 95 % de la VMA, et à une échelle de 8 à 9/10 en ressenti d'effort (RE), les fractions d’effort se courant entre 3 et 12 minutes.

L’intensité de course étant plus faible, les distances plus longues de course sont tolérées avant l’épuisement. De plus l’acidose métabolique est plus faible, même si on est très proche de sa VO2max. Cette allure est inconfortable au niveau respiratoire et cardiaque, mais elle sollicite l’organisme dans l’effort et permet de progresser.

Le travail à SV2 semble intéressant notamment :

1. Lors des périodes de reprise d’entraînement (début de saison ou blessure), au lieu de faire des séances plus hautes d’intensité synonymes de mauvais ressentis et de traumatismes ;

2. Pour les athlètes débutants ou débrouillés, voire plus âgés et ayant un faible potentiel aérobie car ils peuvent remplacer la séance de VMA par une séance à SV2 ;

3. La durée des fractions d’effort (le volume total couru à SV2) peut-être ajustée en fonction du temps de maintien couru sur une durée totale comprise entre 12 et 30 minutes.

4. L’entraînement à ces diverses allures aux seuils permet théoriquement à l’organisme de mieux tolérer les exercices longs et/ou intenses. C’est donc un secteur à ne pas négliger pour progresser dans le domaine cardio-respiratoire et donc pour être fin prêt sur des épreuves qui demandent de gros efforts dans ce domaine, à condition bien sûr de ne pas en abuser, car il est aussi mentionné une certaine zone de "trou noir".

Limites du travail aux seuils respiratoires

L’intensité de course, si l’on se réfère au modèle polarisé, représente des allures qui se situent à des fréquences cardiaques élevées et donc à des allures proches de la VO2max, voire au dessus.

Ce travail au seuil peut donc épuiser l’organisme et donc entraîner une surcharge

(vs surmenage) car il engendre de grosses charges en volume et en intensité,

surtout s’il existe une fréquence prononcée dans la semaine ou dans le mois.

Il semble également que la puissance critique à partir de laquelle on perçoit l’effort comme étant pénible n’est pas toujours la même selon son état de forme et de fatigue. Les variations de cette puissance critique semble varier énormément (il y a des jours ou rien ne passe et les sensations sont désastreuses). Le niveau de puissance critique peut donc évoluer selon la forme et l’humeur du jour et il est donc nécessaire de pouvoir réguler avec sa fréquence cardiaque et son ressenti d'effort.

Cependant les récupérations permettent de réguler la séance, sans trop atteindre des limites extrêmes en lactates. Ce qui permet d’atteindre des seuils d’intensité élevés et donc de stimuler l’organisme en l’habituant à flirter avec ses limites, sans l’épuiser mais avec de plus gros volumes.

En effet, ce que le Professeur Norvégien Stephen Seiler nomme le « trou noir », celui où l’athlète s’entraîne à des vitesses intermédiaires, qui se situent grosso modo entre la VMA et le footing est aussi utile.

Il est utile car il est aussi parfois indispensable de travailler à l’allure de compétition souhaitée et à des pourcentage de VO2max élevés.

Si, et selon Seiler ce travail épuise l’organisme et risque de le pousser au surmenage, nous pensons néanmoins comme il l'évoque qu’il est aussi indispensable de l’aborder dans l’entraînement à petite dose car :

• Il permet de nous habituer à courir à des allures assez élevées plus longtemps ;

• Il incite à gérer des efforts plus longs et sollicite l’organisme sur des temps de maintien prolongés.

Dans ce sens, il nous semble important de l’intégrer durant certaines périodes afin d’apprendre à gérer et à réguler son allure en course, tout en apportant une attention focalisée à notre respiration :

• En observant ce qui se passe dans notre corps, l'air qui y circule, la fréquence respiratoire, en faisant le choix de son ressenti d'effort ;

• En se rendant présent à ce qui se passe ici et maintenant durant l'effort, en cherchant à obtenir quelque chose de précis ;

• En étant capable d'accueillir les sensations agréables comme désagréable sans juger ce qui est bien ou non.

Voir aussi : L'entraînement polarisé, c'est quoi ?

Un exemple, le FARTLEK

D’un point de vue empirique, nous nous sommes inspirés de la conception du « fartlek » de Giorgio Rondelli, ancien international Italien de demi-fond en juniors et entraîneur de 30 athlètes nationaux et internationaux dans les années 80 (dont Alberto Cova, champion Olympique sur 10.000 m ou Francesco Panetta champion du monde de 3.000 m steeple).

Au départ le mot « fartlek » provient de Suède et signifie littéralement « jeu de courses ». Il s’agit en réalité de séances effectuées en nature qui offrent un grand nombre de possibilités parce que ses variables sont multiples, comme des temps d’effort libres ou codifiés et des récupérations adaptées à la fatigue.

C’est sur ce dernier point que l’approche de Giorgio Rondelli nous intéresse car il intègre

la récupération comme un paramètre essentiel de développement et donc de progression. Pour cela la récupération après chaque effort doit être soit plus active soit pincée (ou diminuée) tout au long de la séance, ce qui pousse l'organisme à plus s'essouffler surtout en fin de séance.

On peut donc construire des séances d’intensité en nous inspirant fortement de ces données, les objectifs principaux étant :

• De solliciter des temps de maintien de l’effort plus long en VO2max en jouant sur des allures plus raisonnables et des récupérations plus actives ;

• De solliciter progressivement les dérives cardiaques d’effort et de récupération ;

• De mettre l’accent sur les phases d’accélérations et de décélérations;

• De travailler à contrôler sa respiration sur ces séquences ;

• Et enfin de mettre l’accent sur la commande neuromusculaire et la lucidité.

La méthodologie du Fartlek de Giorgio Rondelli

C’est un entraînement qui offre un grand nombre de possibilités parce que ses variantes sont multiples. On peut parler de la quantité de l’entraînement, de la quantité d’épreuves, mais c’est surtout la récupération qui est le cheval de bataille de ce type d’entraînement.

Pour codifier cet entraînement, il faut :

• Que le rythme de la récupération soit égal ou plus fort que la résistance aérobie de l’athlète, et donc avec un ratio élevé ;

• Que la quantité de la variation soit inférieure à 5 minutes car au-delà on y préfère un travail de puissance aérobie (donc plutôt dans le secteur du SV2) ;

• Démarrer par la récupération, c’est mieux afin de rentrer dans le fartlek de manière progressive ;

• Courir sur un parcours mesuré pour accorder l’allure des plages de récuperation.

(1) L’entraînement par intervalle qu’on peut aussi appeler « entraînement intermittent » remonte en fait aux années 1930. Ce type d’entraînement fût formalisé et structuré par l’entraîneur allemand Woldemar Gershler. Il consiste à répéter des exercices à une intensité élevée à modérée, entrecoupés par des périodes de repos passif ou d’intensité légère.

Des références, pour aller plus loin...

Ouvrages

Billat Véronique, Physiologie et méthodologie de l’entraînement: De la théorie à la pratique, Ed. De Boeck, 2003

Billat Véronique, Physiologie et méthodologie de l’entraînement, Éditions De Boeck, 2003.

Dufour Michel, L’athlète et le guépard, Éditions Volodalen, 2009.

Le Gallais Daniel, Millet Grégoire, La préparation physique, Elsevier Masson, Paris, 2007.

Daniels Jack, PhD, Daniels’ Running Formula, Human Kinetics, 2nd Éditions 2005.

Perronet et Thibault, Consommation maximale d’oxygène, endurance et performance en course a pied. Macolin, 1984.

Articles

Astorino TA, Allen RP, Roberson DW, Jurancich M (2012), Effect of high-intensity interval training on cardiovascular function, VO2max, and muscular force.

Babraj J, Vollaard N, Keast C, Guppy F, Cottrell G, Timmons J., (2009), Extremely short duration high intensity interval training substantially improves insulin action in young healthy males, BMC Endocrine Disorders 9 (3).

Bosquet Laurent, Leger Luc, Legros Patrick, Methods to Determine Aerobic Endurance, Sports Med 2002; 32 (11) : 675-700.

Driller, Matthew, Fell, James, Gregory, John, Shing, Cecilia and Williams, (2009),The effects of high-intensity interval training in well-trained rowers, International Journal of Sports Physiology and Performance, 4.

Laursen PB, Jenkins DG (2002), The scientific basis for high-intensity interval training: optimising training programmes and maximising performance in highly trained endurance athletes.

Tabata I, Nishimura K, Kouzaki M, et al. (1996) Effects of moderate-intensity endurance and high-intensity intermittent training on anaerobic capacity and VO2max, Med Sci Sports Exerc 28 (10): 1327–30.

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