Préparation physique et physiologique cardio-respiratoire appliquée au rugby à XV

Organisation d’une saison sportive

   Une saison sportive dans le championnat français (TOP14) se déroule sur 11 mois comprenant un mois minimum de préparation et environ dix mois de compétition au cours desquels 26 matchs de championnat sont joués en saison régulière. Les huit meilleures équipes sont qualifiées en phase finale, qui sont des matchs à élimination directe (barrage, demi-finale, finale) et qui ajoutent un maximum de 3 rencontres à jouer. Cette compétition regroupe les 14 meilleures équipes françaises et fait office de championnat référence grâce à la présence de joueurs de classe mondiale dans chacune des équipes. En parallèle de chaque championnat national, une compétition européenne (i.e., European Rugby Champions Cup, ERCC) rassemble les meilleures équipes des principaux championnats européens (France (i.e., TOP14), Angleterre (i.e., Aviva Premiership), championnat de province (i.e., Guinness Pro14)). Ces équipes s’affrontent dans un premier temps en phase de poule composée chacune de quatre équipes, ce qui représente 6 matchs à jouer. Dans un deuxième temps, les meilleures équipes de chaque poule se qualifient en phase finale et s’affrontent en match à élimination directe lors de quart-de-finale, demi-finale et finale. Au total, une équipe peut jouer un maximum de 9 matchs en ERCC. De plus, des périodes de trêve ont lieu durant la saison permettant aux joueurs non sélectionnés par leur équipe nationale d’être au repos. Toutefois, durant cette période les joueurs internationaux rejoignent leur sélection respective (tournée de Novembre, tournoi des six-nations, tournée d’été) ajoutant un certain nombre de matchs à un calendrier déjà bien chargé. Ainsi, un joueur de niveau international est amené à potentiellement pouvoir jouer une quarantaine de matchs au maximum sur 11 mois, ce qui requiert une période de préparation physique importante et des plages de récupération nécessaires au maintien de son niveau physique tout au long de la saison sportive.

Caractéristiques anthropométriques

  Le rugby à XV se distingue des autres sports par son hétérogénéité concernant les attributs anthropométriques et les qualités physiques des joueurs (Duthie et al., 2003; Nicholas, 1997). Un joueur à la morphologie et aux qualités physiques particulières sera ainsi prédisposé à évoluer à un poste de jeu particulier (Quarrie et al., 1996). La taille et la masse corporelle constituent des déterminants de la performance importants (Olds, 2001; Sedeaud et al., 2012). En 20 ans, la taille des joueurs a augmenté de 2.9 et 5.4 cm chez les avants et les arrières (Sedeaud, 2013). Le développement musculaire induit par la pratique de nombreuses séances de musculation a engendré une augmentation moyenne de la masse corporelle des joueurs de 12 kg (Sedeaud, 2013). Bénéficier d’une masse corporelle plus grande permet aux avants d’augmenter la force produite en mêlée (L. Quarrie and Wilson, 2000) et de générer une plus grande quantité de mouvement lors des plaquages et collisions afin de prendre le dessus sur l’adversaire (Brazier et al., 2018; Cunningham et al., 2018b). De plus, la plus grande masse corporelle des avants jouerait un rôle protecteur dans la prévention des blessures liées aux impacts (Brazier et al., 2018). Bien que la masse corporelle soit un facteur déterminant de la performance, le ratio masse-puissance des joueurs doit être augmenté en réduisant le pourcentage de masse grasse tout en augmentant la masse musculaire. Il est rapporté dans la littérature qu’au plus le pourcentage de masse grasse est faible au plus les athlètes sont compétitifs à haut-niveau de pratique (Duthie et al., 2003). La masse grasse plus importante chez les avants jouerait le rôle d’un « tampon » protecteur contre les impacts qu’ils subissent en plus grand nombre comparativement aux arrières (Brazier et al., 2018). Cependant, ce pourcentage impacterait négativement leur activité avec et sans ballon au cours d’un match (r= -0.17), détériorerait leur capacité à battre un adversaire sur les qualités de vitesse et d’agilité (n = -0.454), réduirait la vitesse de course avec ballon (n = -0.435) ainsi que la technique individuelle avec l’apparition de la fatigue (n = -0.600) (Gabbett et al., 2007).

L’analyse par suivi semi-automatique

   Les systèmes de suivi semi-automatiques utilisés à l’heure actuelle ont vu le jour au début des années 2000. Cette technologie vidéo fonctionne via un suivi passif des joueurs (i.e., sans marqueurs) grâce à des caméras installées dans le stade. Le stade et le terrain sont calibrés en hauteur, profondeur et largeur puis transformés en un espace à deux dimensions afin de permettre le calcul instantané de la position des joueurs (coordonnées x et y). Chaque joueur initialement identifié voit sa trajectoire au cours du match automatiquement suivie. C’est un outil valide et reproductible pour l’analyse cinématique des joueurs (i.e., distance parcourue et vitesse) au cours d’un match (Di Salvo et al., 2007). Son utilisation est cependant coûteuse et chronophage dans l’obtention des résultats. Ce système d’analyse vidéographique est restreint au suivi de l’activité en match et ne s’applique donc pas au suivi des différents entraînements qui représentent la majeure partie du temps passé sur un terrain. Plus récemment, les progrès technologiques réalisés en termes de miniaturisation, mais aussi l’utilisation de la géolocalisation par satellite ont permis de mettre au point une nouvelle approche dans l’analysede l’activité sur les terrains en équipant les joueurs d’une CAC.

Vitesse de déplacement

   La vitesse de déplacement correspond aux variations de position en fonction du temps. Elle est calculée par la CAC à l’aide d’un effet Doppler (i.e., décalage de fréquence d’une onde entre son émission et sa réception lorsque la distance entre l’émetteur et le récepteur varie au cours du temps) (Larsson, 2003). Elle est caractérisée par une intensité (en m.s-1 ou km.h-1 selon les études) et une direction. Traditionnellement, les vitesses de déplacement sont catégorisées en plusieurs zones absolues très variables selon les études (Coughlan et al., 2011; Cunniffe et al., 2009; Jones et al., 2015) qui permettent de réaliser une comparaison de performance entre les individus (Reardon et al., 2015). De plus, cela permet d’évaluer la capacité d’un joueur à être compétitif à un niveau élite car il parcourt plus de courses à haute intensité (Austin et al., 2011a; Cahill et al., 2013; Suárez-Arrones et al., 2012). D’autre part, des études se basent sur des zones de vitesse en valeur relative (Cahill et al., 2013; Reardon et al., 2015; Venter et al., 2011), c’est-à-dire par rapport à une vitesse maximale (Vmax) et/ou une VMA permettant au staff sportif de prescrire des séances d’entraînement à base de courses à haute intensité spécifiques à celles réalisées en match et au potentiel individuel de chaque joueur. Toutefois, l’utilisation de l’une ou l’autre méthode entraîne une sous ou sur-estimation des courses à haute intensité (Gabbett, 2015; Reardon et al., 2015).

Orientation et intensité des mouvements inertiels

   L’analyse des mouvements inertiels (IMA) apporte un détail important dans la compréhension de la direction des mouvements (i.e., vers l’avant, l’arrière, la droite et la gauche) réalisés par les joueurs au cours d’un match. Ces mouvements sont évalués via la combinaison des informations fournis par l’accéléromètre, le gyroscope et le magnétomètre qui possèdent une fréquence d’échantillonnage élevée (100 Hz). Pour chaque mouvement, la direction du vecteur dans le plan avec comme référence le repère de l’athlète est calculée selonl’intensité de l’accélération sur une horloge découpée en 12 segments de 30 degrés, regroupés en 4 catégories (Figure 11). La direction du corps au moment du changement de direction est un facteur déterminant dans le calcul de la direction de l’IMA. Plusieurs études ont montré une validité acceptable (Roell et al., 2018) et une bonne fiabilité (Holme, 2015; Luteberget et al., 2018) de la centrale inertielle pour mesurer les IMA à différentes intensités.

A l’échelle de l’équipe

   La CAC permet d’obtenir des données cinématiques qui sont des indicateurs de sollicitation des différentes filières énergétiques et vont ainsi donner du sens à l’activité de déplacement d’un athlète. Comparativement à d’autres sports collectifs tels que le cricket (e.g., 15 903 m ; (Cummins et al., 2013), le football Australien (e.g., 12 939 m ;(Cummins et al., 2013)) et le football (e.g., 10 700 m ; (Randers et al., 2010), les joueurs de rugby à XV parcourent moins de distance totale. En effet, les distances parcourues totales sont comprises entre 4000 et 7200 m (Cunniffe et al., 2009; McLaren et al., 2016; Swaby et al., 2016; Venter et al., 2011). En rugby à XV, il y a beaucoup plus de joueurs sur un terrain que dans d’autres sports, ce qui réduit la surface de déplacement par joueur (467 m²). Lorsque ces déplacements totaux sont relativisés par rapport au temps de jeu, la distance parcourue par minute au cours d’un match est comprise entre 68 m.min-1 et 81 m.min-1 (Cahill et al., 2013; McLaren et al., 2016; Tee and Coopoo, 2015). Enfin, l’activité intermittente du rugby à XV est caractérisée par l’analyse de la distribution des ratio « durée d’effort : durée de récupération » et l’intensité des efforts. Cette dernière montre que la moitié des ratios sont inférieurs à 1 :4 et qu’environ un tiers sont compris entre 1 et 1 :4 au niveau international (Lacome et al., 2014). L’analyse des déplacements par zone de vitesse permet de mieux comprendre les sollicitations physiologiques (Spencer et al., 2005). De manière générale, la plupart des déplacements se réalisent à des vitesses peu élevées avec environ 72% du temps de jeu passé en marche ou en station debout (Cunniffe et al., 2009; Docherty, 1988; Duthie et al., 2003). L’activité à haute intensité d’un match évalué par analyse vidéographique représente environ 6% de course et 9% de plaquages, poussées et contestations de ballon réalisées de façon intermittentes, sollicitant de manière considérable le métabolisme anaérobie (Docherty, 1988). Les courses à haute intensité représentent une faible part des déplacements totaux avec seulement 300 ± 160 m soit 5.2% de distance parcourue à une vitesse supérieure à 20 km.h-1 (McLaren et al., 2016), mais correspondent aux phases clés d’un match (Jones et al., 2015). La répétition d’efforts à haute intensité correspond en moyenne match 27 ± 11 RHIE soit 0.34 ± 0.14 RHIE.min-1 (McLaren et al., 2016). Cette répétition d’efforts intenses sollicite de manière prépondérante la filière anaérobie lactique qui s’observe par une lactatémie pic comprise entre 6.5 et 8.5 mmol.l-1 (Deutsch et al., 1998b). Les collisions se répètent (50 ± 29 collisions soit 0.68 ± 0.39 n.min-1) et impliquent un coût métabolique important au niveau de la filière anaérobie lactique (Deutsch et al., 2007) entraînant l’apparition de la fatigue. En effet, elles réduisent la performance en sprint (Johnston et al., 2014), augmentent la difficulté perçue et la fréquence cardiaque (Morel et al., 2015). L’utilisation de cette dernière permet de tenir compte de l’ensemble des activités dynamiques (course) et statiques (collisions). Une moyenne de 88% FCmax est rapportée au cours d’un match (Cunniffe et al., 2009) témoignant ainsi d’une sollicitation importante de la filière aérobie qui va contribuer à la resynthèse de Phosphocréatine (PCr) et d’adénosine tri-phosphate (ATP) afin de maintenir la capacité à répéter des efforts intenses tout au long d’un match (Spencer et al., 2005). Les sprints, la vitesse maximale, les accélérations et changements de direction à haute intensité ont un impact neuromusculaire sur la performance des joueurs mais également un coût métabolique sollicitant la filière énergétique anaérobie pour la production d’ATP via essentiellement l’utilisation des phosphagènes (ATP, PCr) et la glycolyse anaérobie (Spencer et al., 2005). Les joueurs réalisent en moyenne entre 10.2 et 29.4 sprints par match, en parcourant des distances comprises entre 0 et 20 m (Deutsch et al., 1998b, 2007; Docherty, 1988). Les vitesses maximales enregistrées sont relativement variables selon les postes de jeu mais approchent les 30 km.h-1. Concernant les accélérations, la majorité est réalisée entre 1 et 2 m.s-2 (41.2%), puis entre 2 et 3 m.s-2 (37.7%) et > 3 m.s-2 (21.1%) (Lacome et al., 2014). De plus, l’accélération est produite la plupart du temps à partir de la station debout ou de la marche (53.4%) ou d’une activité de jogging (31.8%) (Lacome et al., 2014). Aucune étude ne s’est intéressée à ce jour à l’intensité et la direction des changements de direction en rugby à XV mesurés par la centrale inertielle, qui paraissent être des qualités physiques déterminantes de la performance.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
CARACTERISTIQUES DU RUGBY A XV
1. Généralités sur le jeu
1.1. Introduction
1.2. Phases et actions de jeu
1.3. Organisation d’une saison sportive
2. Qualités physiques requises à haut-niveau
2.1. Caractéristiques anthropométriques
2.2. Caractéristiques physiques
2.2.1. Aérobie
2.2.2. Anaérobie
2.2.3. Qualités de vitesse
2.2.4. Force et puissance musculaire
PARTIE I – ANALYSE DE L’ACTIVITE RUGBY A XV
1. Revue de littérature
1.1. Acquisition des données
1.1.1. Analyse vidéographique
1.1.1.1. L’analyse notationnelle
1.1.1.2. L’analyse par suivi semi-automatique
1.1.2. Centrale d’analyse cinématique
1.1.2.1. Le récepteur GPS
1.1.2.2. La centrale inertielle
1.2. Traitement des données
1.2.1. Transfert des données
1.2.2. Variables mesurées
1.2.2.1. Distance parcourue
1.2.2.2. Vitesse de déplacement
1.2.2.3. Accélération
1.2.3. Variables calculées à partir du récepteur GPS
1.2.3.1. Ratio « durée d’effort : durée de récupération »
1.2.3.2. Contrainte musculaire
1.2.4. Variables calculées par la centrale inertielle
1.2.4.1. Estimation de la quantité de travail
1.2.4.2. Orientation et intensité des mouvements inertiels
1.2.4.3. Impacts & collisions
1.2.5. Variable obtenue par la complémentarité « récepteur GPS – centrale inertielle »
1.3. Caractéristiques d’un match de rugby à XV évaluées par CAC
1.3.1. A l’échelle de l’équipe
1.3.2. Effets des postes de jeu
1.3.2.1. Temps de jeu
1.3.2.2. Distance totale parcourue
1.3.2.3. Distance relative
1.3.2.4. Vitesse maximale
1.3.2.5. Activité à haute intensité et sprints
1.3.2.6. Ratio « durée d’effort : durée de récupération »
1.3.2.7. Accélération
1.3.2.8. Distance de « contrainte musculaire »
1.3.2.9. Micromouvements
1.3.2.10. Répétitions d’efforts à haute intensité
1.3.2.11. Fréquence cardiaque
1.3.3. Effets du niveau de pratique et du type de compétition
1.3.4. Evaluation par séquences
1.3.5. Evaluation temporelle
2. Synthèse, objectif et hypothèses
2.1. Influence du niveau de compétition : TOP14 vs. ERCC
2.2. Influence des différentes périodes d’un match
3. Méthodologie générale
3.1. Sujets
3.2. Design expérimental
3.3. Procédures
3.3.1. Définition des postes de jeu
3.3.2. Retraitement des données à posteriori
3.4. Analyse statistique
ETUDE 1
ETUDE 2
PARTIE II – CAPACITE A REPETER DES SPRINTS
1. Revue de littérature
1.1. Entraînement intermittent à haute intensité
1.1.1. Déterminants de la performance de la RSA
1.1.2. Fourniture énergétique de la RSA
1.1.3. Facteurs limitants de la RSA
1.1.3.1. Excitabilité musculaire
1.1.3.2. Fourniture énergétique
1.1.3.3. Accumulation de métabolites
1.1.4. Méthodes d’entraînement de la RSA
1.2. Entraînement en hypoxie
1.2.1. L’hypoxie au service de l’aérobie
1.2.1.1. Origines de l’hypoxie
1.2.1.2. Les méthodes d’entraînement en hypoxie
1.2.2. L’hypoxie au service de la RSA
1.2.2.1. Origines du RSH
1.2.2.2. Impacts du RSH sur la performance
1.2.2.3. Impacts physiologiques sur la performance
1.2.3. Hypoventilation et répétitions de sprints
1.2.3.1. L’hypoventilation
1.2.3.2. Effets physiologiques de l’exercice en hypoventilation
1.2.3.3. Effets du RSH-VHL sur la performance
1.2.3.4. Effets physiologiques du RSH-VHL
2. Synthèse, objectif et hypothèses
3. Méthodologie générale
3.1. Sujets
3.2. Méthodologie
3.3. Protocole d’entraînement
3.4. Protocole d’évaluation
3.5. Mesures
3.5.1. Données d’évaluation
3.5.2. Données d’entraînement
3.6. Statistiques
ETUDE 3
PARTIE III – MECANIQUE DU VENTRICULE GAUCHE
1. Morphologie et fonction ventriculaire gauche
1.1. Morphologie
1.2. Fonction
1.2.1. Fonction systolique
1.2.1.1. Contractilité intrinsèque
1.2.1.2. Torsion ventriculaire
1.2.1.3. Post-charge et effet anrep
1.2.2. Fonction diastolique
1.2.2.1. Pré-charge
1.2.2.2. Relaxation ventriculaire
1.2.2.3. Détorsion ventriculaire
2. Apport de l’échocardiographie
2.1. Evaluation de la morphologie ventriculaire gauche
2.2. Evaluation de la fonction globale ventriculaire gauche
2.3. Evaluation de la fonction myocardique régionale
2.3.1. Doppler tissulaire
2.3.1.1. Fonction systolique
2.3.1.2. Fonction diastolique
2.3.2. Echocardiographie en mode 2D strain
2.3.2.1. Fonction systolique
2.3.2.2. Fonction diastolique
3. Le cœur d’athlète
3.1. Remodelage cardiaque spécifique aux sports d’endurance
3.1.1. Morphologie
3.1.2. Fonction systolique
3.1.3. Fonction diastolique
3.2. Remodelage cardiaque spécifique aux sports de force
3.2.1. Morphologie
3.2.2. Fonction systolique
3.2.3. Fonction diastolique
3.3. Remodelage cardiaque spécifique aux sports « mixtes » et au rugby à XV 
3.3.1. Morphologie
3.3.2. Fonction systolique
3.3.3. Fonction diastolique
3.3.4. Influence des postes de jeu
4. Synthèse, objectif et hypothèses
5. Méthodologie générale
5.1. Population étudiée
5.2. Evaluation des caractéristiques anthropométriques et physiques
5.3. Acquisition de données échocardiographiques de repos
5.4. Retraitement des données échocardiographiques
5.4.1. Evaluation morphologique du ventricule gauche
5.4.2. Evaluation de la fonction du ventricule gauche
5.4.2.1. Fonction globale
5.4.2.2. Evaluation par Doppler tissulaire
5.4.2.3. Speckle tracking imaging
5.5. Statistiques
ETUDE 4
DISCUSSION ET PERSPECTIVES
1. Analyse par centrale d’analyse cinématique
1.1. Effets du niveau de compétition
1.2. Effets des périodes de jeu
1.3. Perspectives de recherche
1.4. Implications pratiques
2. Répétition de sprints en hypoxie induite par hypoventilation à bas volume pulmonaire
2.1. Réponse aiguë
2.2. Réponse chronique
2.3. Perspectives de recherche
2.4. Implications pratiques
3. Evaluation échocardiographique de la morphologie, la fonction et la mécanique ventriculaire gauche
3.1. Remodelage ventriculaire gauche chez les joueurs de rugby à XV
3.2. Liens entre modifications fonctionnelles et remodelage cardiaque
3.3. Liens entre modifications de la mécanique de la torsion et remodelage cardiaque
3.4. Perspectives de recherche et implications pratiques
4. Bilan
CONCLUSION GENERALE .

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