Comment mesurer le métabolisme anaérobie des cyclistes ?

LA PERFORMANCE EN ENDURANCE

Jones et Carter (2000) ont affirmé que quatre paramètres clés influencent la performance en endurance des cyclistes et des coureurs de longues distances: la consommation maximale d’oxygène (V02 max), le seuil lactique (SL2), l’économie à l’effort (EE) et la cinétique du V02. D’autre part, Faria et coll. (2005a) ont considéré que les épreuves d’endurance de cyclisme sont influencées par cinq paramètres: le V02max, la puissance aérobie maximale (PAM), le seuil lactique (SL2), l’économie à la course (EC) et la ventilation (VE). Impellizzeri et coll. (2007) ajoutent qu’une meilleure capacité anaérobie ryv’) est l’un des facteurs physiologiques qui influencent la performance en endurance avec le V02 max et le SL2 chez les cyclistes de montagne.
La recherche la plus récente à notre connaissance est celle de Joyner et Coyle, (2008), dans laquelle ils ont créé un modèle physiologique expliquant la performance en endurance pour tous types de sports, mais plus spécifiquement pour la course et le cyclisme. Ce modèle regroupe le V02max, le SL2, la W ‘ et l’économie à l’effort.
Il est intéressant que les quatre études mentionnées ci-dessus proposent en commun trois paramètres physiologiques déterminant la performance en endurance; le V02 max, le SL2 et l’EE. Mais, on remarque dernièrement l’addition du métabolisme anaérobie, qui était souvent négligé comme contributeur à la performance en endurance (Joyner et Coyle, 2008).

Le V02max et la performance en endurance

Depuis longtemps, le V02 max est reconnu comme un paramètre important dans la détermination de la performance en endurance des athlètes. En effet, les spécialistes en cyclisme de route, grimpeur, de montagne et tout terrain, participants au Championn.at du monde, obtiennent des valeurs de V02 max supérieures à 74 ml ‘kg-1 ‘min-\ dont la plupart atteignent les 80 ml.kg-1.min-1.
Le V02 max absolu chez les cyclistes de route de haut niveau est significativement plus élevé que celui des grimpeurs (Padilla et coll., 1999). Par contre, en termes relatifs, les résultats s’inversent et le V02max relatif des grimpeurs devient significativement plus élevé que celui des cyclistes de route, meilleurs sur parcours plat. Ceci est expliqué par le poids plus élevé remarqué chez les cyclistes de route par rapport aux cyclistes grimpeurs . Heil et coll. (2001) ont aussi montré que, contrairement aux autres paramètres, le V02 ne devient significativement corrélé avec la performance sur un parcours ascendant que lorsqu’il est exprimé en termes relatifs au poids. C’est pourquoi le V02max relatif des cyclistes grimpeurs est plus représentatif de leur capacité physique et un meilleur prédicteur de leur performance. L’amélioration du V02 max est généralement accompagnée d’une augmentation de la performance en endurance.

Le concept du seuil lactique

Au cours d’un test maximal à charge progressive croissante, on remarque des fluctuations de l’évolution exponentielle de la lactatémie en deux points .Ces modifications sont considérées comme des seuils permettant de prédire la performance et utiles pour planifier les intensités d’entraînement et des exercices de rééducation .Depuis la découverte du seuil lactique, la définition de ce paramètre change d’une étude à l’autre en fonction de la méthode d’estimation utilisée et de l’interprétation physiologique adoptée. En effet, 25 termes ont été identifiés par Faude et coll.  dans leur article synthèse. Depuis cette date, on n’a pas trouvé de nouveau terme. En effet, ces différentes interprétations du seuil lactique sont divisées en deux grandes catégories.
La première catégorie est le seuil aérobie qui pourrait être déterminé subjectivement par l’analyse visuelle de l’évolution de lactate ou quantitativement à travers neuf méthodes différentes. Subjectivement, le seuil aérobie est déterminé au moment où la lactatémie dépasse la valeur de repos . Les méthodes quantitatives regroupent deux différentes techniques, soit en utilisant le ratio de l’acide lactique sur l’intensité de travail ou le V02, soit en utilisant un incrément fixe par rapport à la valeur de lactate de repos, qui varient entre 0,5 mM et 2 mM (Faude et coll., 2009).
La deuxième fluctuation de la lactatémie a donné lieu à plus de controverses sur le plan de la méthode d’identification et de la terminologie. Environ 12 protocoles ont été proposés pour déterminer le deuxième seuil, et 4 noms pour l’identifier (seuil lactique, seuil anaérobie, point de virage du lactate, ou seuil lactique 2). Le nom change d’un chercheur à l’autre, car les explications physiologiques ou les protocoles utilisés sont un peu différents. Le grand nombre de protocoles utilisés est à l’origine d’un grand nombre de facteurs qui affectent l’estimation du seuil lactique, tels le protocole du test de V02 max, l’appareillage de mesure du lactate, la nature du prélèvement fait (sang, plasma), l’endroit du prélèvement et les réserves musculaires en glycogène du participant .

La physiologie des seuils lactiques

Le nom de seuil aérobie provient de la spécificité physiologique de ce paramètre, car il est démontré que, si un exercice est pratiqué à la puissance où le premier seuil apparaitra et aux puissances inférieures, presque la totalité de l’énergie provient du système métabolique aérobie .
Bien que le SL2 soit souvent utilisé dans le domaine de la recherche en physiologie de la performance et de l’exercice, il n’est pas encore bien clair. En effet, l’explication physiologique de ce paramètre se dispute entre deux interprétations. La controverse se focalise au niveau de la notion de transition du métabolisme aérobie – anaérobie. La première définition, la plus ancienne et la plus utilisée, explique le SL2 comme un point d’inflection brutal du métabolisme aérobie au métabolisme anaérobie. L’un des plus forts arguments qui appuient cette interprétation est qu’un exercice constant au-dessus du SL2 provoque une augmentation prononcée de l’acide lactique à cause du taux de production qui devient supérieur au taux d’élimination. Ceci est associé à une augmentation rapide de la ventilation respiratoire (VE) et une difficulté de maintenir la puissance de travail lors de l’exercice, ce qui provoque une augmentation de la perception de stress et accélère la sensation de la fatigue. Ces effets délétères seraient dus à l’acidose et à la déplétion des réserves de glycogène intramusculaire. Par contre, un exercice au-dessous du SL2 permet de s’adapter et de créer un plateau dans un délai de 3 à 6 min, selon le niveau de l’entraînement du sujet .

Le métabolisme anaérobie et la performance en endurance

Joyner et Coyle (2008) ont considéré que le métabolisme anaérobie est l’un des éléments importants de la performance en endurance, surtout si la durée de la performance ne dépasse pas les 30 min, la contribution de ce dernier pouvant atteindre de 10 à 20%. L’interprétation de Joyner et Coyle se base principalement sur la notion que tous les systèmes énergétiques sont sollicités dans n’importe quelle performance, mais en proportions variables selon l’intensité et la durée de l’exercice. Néanmoins, cet article de synthèse ne montre pas si la contribution du métabolisme anaérobie est significative au cours de la performance en endurance. En outre, est-ce que l’entraînement du métabolisme anaérobie est un facteur favorable ou défavorable à la performance en endurance?
Pour répondre à ces questions, il est intéressant de vérifier la littérature sur la course à pied et du cyclisme. Le choix d’ajouter les études de course à pied était nécessaire, car en cyclisme il n’y a guère d’études qui mettent en relation le métabolisme anaérobie et la performance en endurance. De même, les articles sur la course à pied nous permettent de discuter l’hypothèse de Joyner et Coyle, (2008), qui était basée uniquement sur ce sport.

La puissance anaérobie et les tests d’évaluation

La puissance anaérobie est le taux maximal d’énergie pouvant être développée de manière anaérobie dans un laps de temps donné (Wilmore et Costill, 2002). La puissance anaérobie chez les cyclistes est habituellement estimée par un test de Wingate de 30 s sur un ergocycle de type Monark. Ce test consiste à faire 5 min d’échauffement suivies de 5 min de récupération, puis le sujet commence le test avec une accélération maximale de 3 secondes contre une charge nulle, suivie immédiatement par la mise en place de la charge de résistance sur la roue d’inertie durant toute la durée de l’exercice. La charge de la résistance varie selon la condition physique du sujet : elle est de 0,075 g.kg-1 pour les sujets non entraînés et de 0,095 g.kg-1 pour les athlètes. La puissance développée est calculée avec des tranches variant de 1 à 5 s. Trois paramètres sont identifiés, la puissance pic (PP), la puissance moyenne (PM), et l’indice de fatigue (IF) (Bar-Or, 1987; Dekerle et coll., 2008). La puissance pic est considérée comme un paramètre qui représente la puissance anaérobie (Bar-Or, 1987; Baron, 2001). Cependant, avec l’appareillage et le protocole utilisé au cours du test Wingate, l’inertie d’accélération n’est pas prise en compte, ce qui engendre une sous-estimation du PP de 3 à 20 % (Baron, 2001).

Table des matières

INTRODUCTION
1. LA PERFORMANCE EN ENDURANCE
1.1. La consommation maximale d’oxygène
1.2. L’économie à l’effort
1.3. Le seuil lactique
1.3.1. Le concept du seuil lactique
1.3.5. Le SL2 et la performance en endurance
1.4. La puissance aérobie maximale
1.5. La cinétique du V02
1.6. La ventilation
1.7. Le métabolisme anaérobie
1.8. Conclusion
2. COMMENT MESURER LE MÉTABOLISME ANAÉROBIE DES CYCLISTES
2.1. La puissance anaérobie et les tests d’évaluation
2.2. La capacité anaérobie et les tests d’évaluation
2.2.1. Le déficit maximal d’oxygène accumulé (DMOA)
2.2.2. L’efficacité brute (EB)
2.2.3. Le concept de la puissance critique (PC-W’)
2.2.3.1. Les modes d’estimation de la PC et du W’
2.2.4. La comparaison entre les méthodes d’estimation de la capacité anaérobie chez les cyclistes
2.3. Conclusion
3. LES TESTS DE 3 MIN SUPRAMAXIMAUX 
3.1. Origine et développement du test de 3min supramaximal
3.2. Test de 3 min supramaximal sur ergocycle électromagnétique
3.3. Test supramaximal de 3 min sur un ergocycle Monark
3.4. Test supramaximal de 3 min avec la bicyclette personnelle du sujet
4. HYPOTHÈSE
5. LES SYSTEMES ÉNERGETIQUES ANAÉROBIES ET LA PERFORMANCE EN ENDURANCE DES CYCLISTES SELON LE TYPE DE PARCOURS 
Résumé
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Limites de l’étude
Conclusion
Référence
6. DISCUSSION GÉNÉRALE 
7. RÉFÉRENCES GÉNÉRALES 

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