Certificat d’Etudes Complémentaires

‘’ Réadaptation à l’effort des pathologies chroniques’’

EPREUVES D’ÉVALUATION DES SYSTÈMES

ANAÉROBIE ALACTIQUE, ANAÉROBIE
LACTIQUE ET DU MÉTABOLISME AÉROBIE

FILIÈRES ET MÉTABOLISMES
ÉNERGÉTIQUES

ilatiri@gmail.com
 ‘’ RESSOURCES DES FILIÈRES ÉNERGÉTIQUES’’

QUE
I
ACT
E AL
OBI
A ER
AN UE
Q
CTI
LA
OBIE
A ER
AN

E
OBI
R
AE

2
 Consommation maximale d’oxygène et le déficit en O2

 VO2max des sportifs

est supérieur de 10 %
au moins à celui des
personnes sédentaires
et celui d’un
marathonien bien
entrainé peut le
dépasser de 50 %.

 Plus une personne est habitué à faire de l’exercice

physique, plus ses muscles sont oxygénés pendant
l’activité (plus elle augmentera son seuils aérobie) et plus
sa dette d’oxygène sera faible.
 Métabolisme Energétique

• Adénosine triphosphate ATP

• Sources d’énergie
– ATP Anaérobie Alactique
– Phospho-créatine Pcr

– Glycolyse anaérobie Anaérobie Lactique

– Glycolyse aérobie Aérobie

Métabolisme Energétique

• Système ATP- Pcr

– Anaérobie
– Alactique
– 1 mole de Pcr 1 mole ATP
– Premières secondes d’un exercice musculaire
intense (sprint)
Métabolisme Energétique

• Glycolyse anaérobie
– Glycogène musculaire glucose 6
phosphate glucose
– Formation d’acide pyruvique transformé en
acide lactique qui est transformé en lactate
– 1 molécule de glycogène 3 ATP
– 1 molécule de glucose 2 ATP
Métabolisme Energétique

• Glycolyse anaérobie :
– Premières minutes d’un exercice intense
– L’acidification des fibres musculaires inhibe la
glycolyse anaérobie et le pouvoir contractile
des fibres
Métabolisme Energétique

• Système oxydatif
– Glycolyse aérobie
• glycogène glucose oxydation
• Production d’acide pyruvique transformé en acétyl-
Coenzyme A
Métabolisme Energétique

• Système oxydatif
– Glycolyse aérobie
• Incorporation de l’acétyl-CoA dans le cycle de
Krebs qui est couplé à la chaîne de transport des
électrons
• Énergie libérée:
– Glycogène 39 ATP
– Glucose 38 ATP
Métabolisme Energétique

• Système oxydatif :
– Oxydation des lipides
• b oxydation des acides gras libres
• Cycle de krebs et la chaîne de transport des
électrons
• Production importante d’ATP : 1 mole d’acide
palmitique produit 129 ATP
• Exercice prolongé et d’intensité modérée
Métabolisme Energétique

• Système oxydatif :
– Métabolisme des protéines
• Acides aminés glucoformateurs transformés en
glycogène
• Catabolisme de certains acides aminés pour former
des protéines contractiles
• Utilisation très faible comme substrat énergétique
sauf si l’exercice est très intense et prolongé
Métabolisme Energétique

• Consommation d’oxygène: VO2

– Augmentation progressive au début de l’exercice
– État stable : proportionnelle au travail réalisé
– Consommation maximale d’oxygène :
VO2max : consommation d’O2 qui atteint son
maximum même si la puissance de l’exercice
augmente
Métabolisme Energétique

• Consommation d’oxygène: VO2

– Consommation maximale d’oxygène:
• Sédentaire : 20 à 35 ml/min/kg [2,5 l/min]
• Modérément actif:
– Homme : 44 - 50 ml/min/kg [3,5 l/min]
– Femme : 38 - 42 ml/min/kg [2,6 l/min]
• Athlète:
– Homme : 80 - 95 ml/min/kg [6,5 l/min]
– Femme : 60 - 75 ml/min/kg [4,5 l/min]
VO2max d ’athlètes olympiques

[6,35 l/min]

[5,6 l/min]
[5,3 l/min]

[5,15 l/min]

[4,4 l/min]
[3,9 l/min]

[2,8 l/min]

d ’après Saltin et Astrand, 1967

Métabolisme Energétique

• Le quotient respiratoire : QR
– Rapport entre le dioxyde de carbone relargué par
l’organisme et l’oxygène consommé pour les
dégradations métaboliques
– Utilisation des lipides : QR compris entre 0,70 - 0,8
– Utilisation du glucose : QR = 1

– Exercices intenses : QR > 1

Les Tests Aérobies de Laboratoire
 Tests de laboratoire

Avant d’effectuer des tests cardio-vasculaires maximaux, il est

impératif d’effectuer un bilan complet : visite médicale
d’aptitude ou visite médicale de non contre-indication à la
pratique du sport de compétition.

Ce bilan comporte plusieurs explorations dont à part

l’auscultation médicale, entre autres : une épreuve d’effort
cardiologique et une échocardiographie (moins fréquente)

Un Athlète n’ayant pas effectué ce bilan NE PEUT PAS

effectuer de tests aérobies maximaux ni au laboratoire, ni sur le
terrain dans de bonnes conditions de sécurité
 Tests Aérobies

• Epreuve triangulaire maximale à charge

croissante ou épreuve VO2max

• Epreuve rectangulaire ou épreuve Temps

limite (tlim)
 Epreuve VO2max
Permet de déterminer 3 variables influençant
la performance d’endurance

• Consommation maximale d’oxygène

• Seuil Anaérobie (deux seuils)

• Economie de course
Ergomètres : Cyclo-ergomètre, tapis roulant, rameur.
 Epreuve d’Effort Triangulaire
Maximale Progressive :
VO2max
250

200

150
VO2
VCO2
FC
100
VE
VO2max
50

0
0 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 5 5 5
 Épreuve d’Effort Triangulaire Maximale
Progressive : Puissance Aérobie

250

200
VO2
150 VCO2
FC
100
VE
50

vVO2max ou VMA : Vitesse Maximale aérobie Puissance Maximale Aérobie

 vVO2max ou VMA pondérée

• Durée épreuve entre 8 et 17 min (Buchfuhrer et al. 1988)

• vVO2max ou VMA pondérée : Plus petite vitesse associée à

VO2max. Vitesse correspondant au début du plateau de

VO2max (plateau considéré comme toute valeur comprise

dans l’intervalle de 3,5 ml/kg/min en dessous de la valeur
pic de VO2 (Billat et Koralsztein 1996)
 vpeakVO2max ou VMA absolue
• vpeakVO2max ou VMA absolue : Dernière
vitesse avant arrêt de l’épreuve.
Vitesse calculée par addition de la vitesse du
dernier palier complété et du temps passé sur
le palier incomplet (Kuipers et al. 1987)
Arrêt à la 40ème seconde du palier 19 km/h :
vpeakVO2max = 18,66 km/h
Épreuve d’Effort Triangulaire Maximale
Progressive : SV2
ou Seuil de Compensation Respiratoire
250

200

150
VO2
VCO2
FC
100
VE

50

0
0 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 5 5 5 SV2-
SL2
[La-] élevé à la
fin de l’épreuve
8 à 14 mmol/l
(performance
aérobie avec
participation non
négligeable du
métabolisme
anaérobie)
 Seuils par méthode ventilatoire
Beaver et al. 1986

• Analyse des échanges respiratoires

• Méthode simple (mais qui nécessite le recueil
des échanges gazeux)
• méthode non invasive par rapport à la méthode
de mesure du lactate qui (1) est invasive et (2)
nécessite l’arrêt de l’effort, rendant l’épreuve
intermittente 27
 Détermination des Seuils
7000 240

220
6000
200

180
5000

FC (bpm) - VE (l/min)
VO2 - VCO2 (ml/min)

160
Vo2
4000 140
Vco2
120
VE
3000 100
F.C
80
2000
60

40
1000
20

0 0
0

150
200

350
400

600
100

250
300

450
500
550

r1
r2
r3
r4
r5
Puissance (Watts)

Cinétique des échanges gazeux lors d’une épreuve

triangulaire maximale par incrément régulier de puissance
Détermination des Seuils : SV1 ou Seuil Anaérobie
7000 240

220
6000
200
180
5000

FC (bpm) - VE (l/min)
VO2 - VCO2 (ml/min)
160
Vo2
4000 140
Vco2
120
VE
3000 100
F.C
80

Décrochages :
2000
60
40
1000

0
20

0
VE
VO2
0

250
300

400
450

550

r4
r5
100
150
200

350

500

600
r1
r2
r3
Puissance (Watts)

VE/VO2

35
30
Equivalents

25
20
VE/Vo2
15
10
5
0
150

350
0

250

450

550
Détermination des Seuils : SV2
7000 240

220
6000
200

180

FC (bpm) - VE (l/min)
5000

VO2 - VCO2 (ml/min)

160

4000 140 Vo2

120
Vco2

Décrochages :
VE
3000 100
F.C
80

VE
2000
60

40
1000

0
20

0
VCO2
VE/VCO2
100
150
200
250
300
350
400
450

550
600
500

r1

r5
0

r2
r3
r4
Puissance (Watts)

35
30
25
Equivalents

20
VE/Vco2
15
10
5
0
250

350

450
0

150

550
 Expression du VO2 selon
‘’l’Allometric Scaling’’
VO2 Consommation d’O2 (L.min-1 ou mL.min-1)
classiquement exprimé en mL.kg-1.min-1 pour
‘’relativiser’’ par rapport à masse corporelle…

En fait, ce mode d’expression surestime le VO2max

des athlètes légers et sous-estime celui des
lourds
 Expression du VO2 selon l’Allometric Scaling
 Anthropométrie :
 Corps : longueurs (L), surfaces (L²), volumes
(L3).
 VO2max est limité par la surface transversale de
l’aorte
qui est proportionnelle à la surface corporelle et
non la masse corporelle (mc).
 Pour exprimer VO2max par rapport à son facteur
limitant, il faudrait le relativiser à la surface
corporelle. Pour passer de L3 à L², il faut élever
mc à la puissance 0.67 (2/3).
 Travaux expérimentaux (mL . kg-0.75 . min–1)
Wisloff et al. (1998), Helgerud et al. (2001), Hoff et
 Chamari et al. (Br J Sports Med, 2005)

(A) 80 kg (B) 50 kg
Running economy (Cr),
VO2submax at 7 km.h-1
mL · lbm-1 · min-1 34.5 39.0
(2,8 L/min) (1,95 L/min)
mL · lbm-0.75 · min-1 103,4 103,7
Maximal oxygen uptake
VO2max
mL · lbm-1 · min-1 55 60
(4,4 L/min) (3 L/min)
mL · lbm-0.75 · min-1 164,8 159,6
lbm : lean body mass (masse maigre) en kg
 Epreuve tlim

Epreuve rectangulaire commençant par un

échauffement de 10 min à 60% de vVO2max

puis à 100% de vVO2max jusqu’à épuisement

(certaines épreuves se font à des pourcentages
différents 90 ou 130% de vVO2max) Billat et Korasztein

1996
 Epreuve tlim

Durées tlim de 3 à 12 min (Billat et Koralsztein 1996)

Mais problèmes méthodologiques … difficultés de mesure de vVO2max

avec précision influençant grandement le résultat de la performance de
l’épreuve.

En outre, les normes de performance dépendent de la valeur de vVO2max :

8 min de tlim est considéré comme une très bonne performance pour

athlètes à vVO2max de 18 km/h alors que cette même durée est considérée

comme très moyenne pour une vVO2max de 15 km/h

 Effets de l’entraînement
• Entraînement en endurance : aérobie
– Augmentation du nombre et de la taille des
mitochondries
– Augmentation de volume des fibres de Type I
– Fibres de type IIb fibres IIa
– Augmentation du contenu musculaire en
myoglobine
 Effets de l’entraînement

• Entraînement en endurance : aérobie

– Augmentation de l’activité des enzymes oxydatives
– Amélioration du système de transport de l’oxygène

– Amélioration de la capacité de stockage du glycogène

– Amélioration du stockage des triglycérides
– Activité des enzymes de la -oxydation des AG augmentée
 Effets de l’entraînement
• Entraînement en endurance : aérobie
– Augmentation du volume du ventricule gauche
– Augmentation de la force de contraction du VG

Augmentation du volume d’éjection systolique

 Effets de l’entraînement

• Entraînement en endurance : aérobie

– Diminution de la fréquence cardiaque (Fc) de repos
– Réduction de la fréquence cardiaque à l’exercice
sous maximal
– Diminution rapide de Fc à l’arrêt de l’exercice
 Effets de l’entraînement
• Entraînement en endurance : aérobie
– Débit cardiaque au repos ou à l’exercice sous
maximal inchangé
– Augmentation du débit cardiaque maximal

– Augmentation du débit sanguin musculaire

– Baisse modérée de la pression artérielle en cas

d’hypertension artérielle
 Effets de l’entraînement
• Entraînement en endurance : aérobie
– Augmentation du volume sanguin
• Augmentation du volume plasmatique
• Augmentation du nombre des hématies

– Baisse de la viscosité sanguine

 Effets de l’entraînement

• Entraînement en endurance : aérobie

– Augmentation du volume courant
– Diminution légère de la fréquence respiratoire
en cas d’exercice sous maximal
– Meilleure diffusion des gaz

– Meilleure extraction de l’oxygène

 Effets de l’entraînement

• Entraînement en endurance : aérobie

– Augmentation du seuil lactique
– Diminution du quotient respiratoire

– Augmentation de la VO2

– Abaissement du QR pour un exercice sous

maximal
 Effets de l’entraînement

• Entraînement régulier permet un gain de VO 2 max

pendant plusieurs années
• Gain possible de 25 % à 50 %
• Diminution de la capacité aérobie en fonction de
l’âge (10% par décennie)
• V02 max inférieure de 10 % chez les athlètes
féminines
 Conclusion

Tests maximaux cardio-vasculaires à effectuer après tests

médicaux appropriés

Deux épreuves aérobies principales :

VO2max
tlim

Epreuves dont les résultats sont corrélées à la performance

d’endurance.
45
Les Tests Anaérobies de Laboratoire

46
 Tests Anaérobies de laboratoire
 Contrairement aux tests Aérobies de laboratoire
avec l’épreuve VO2max, il n’existe pas de test
anaérobie reconnu par tous comme épreuve de
référence.
 Tests Anaérobies :
Test de détente verticale
Wingate Test
Test Force-Vitesse
Test MAOD
Test VMART
Evaluations Isocinétiques
Tests de Force 47
 Squat Jump
Détente verticale sans élan

48
 Counter Movement Jump
Détente verticale avec élan

La différence CMJ-SJ rend compte de la qualité élastique

49
du muscle et de la coordination du sujet
 Méthode de mesure
• Sur plateau de force ou plate-forme de force
• La force de poussée est mesurée et des
calculs d’intégration permettent de calculer
Puissance et Vitesse.
• Les tapis de contact (tapis de Bosco)
mesurent des temps d’envol, sujets aux
erreurs d’atterrissage non identiques à la
position de décollage.

50
 Tests sur Cyclo-ergomètres

• Test Wingate : 30 sec All-out, contre

charge de 75 gr/kg

• Test Force-vitesse : sprints de 6s toutes

les 5 min contre charges croissantes

51
Cyclo-ergomètre
À Poids
+
Logiciel adapté
+
Ordinateur

52
 Wingate test

Performance :
1 - Pic de Puissance,
2 - Quantité de travail effectuée pendant les 30 sec,
3 - Baisse de puissance au cours de l’épreuve
(indice de fatigue) 53
 Critique Méthodologique
• Ce test avait été présenté et utilisé comme
test d’évaluation de la capacité anaérobie
(Ayalon et al. 1974).
• Cependant, des études sont venues montrer
que la participation aérobie était importante
(Granier et al. 1995)
• Problèmes d’inertie de roue du cyclo-
ergomètre non prise en compte dans le
calcul de puissance (Lakomy 1988) et nombreux
malaise vagaux en post-Test !
54
Force-Vitesse ou Charge-Vitesse
V = a – b F (100 à 200 rpm)

V = V0 (1 – F/F0)

V0

F0

55
 Critique Méthodologique
• Ce test avait été présenté et utilisé comme test
d’évaluation de la capacité anaérobie alactique
(Péres et al. 1981, Vandewalle et al. 1986).
• Cependant, des études sont venues montrer
que la participation anaérobie lactique était
importante (Mercier et al. 1991)
• Problèmes d’inertie de roue du cyclo-
ergomètre non prise en compte dans le calcul
de puissance (Lakomy 1988)

56
 Tests sur Tapis roulant

• Test MAOD : 5 épreuves d’effort

• Test VMART : sprints de 20s toutes les

100sec vitesses croissantes

57
 Test MAOD
(Maximal Anaerobic Oxygen Deficit)
• Test composé de 5 épreuves d’effort
effectuées à des jours différents (MedbØ et al.
1988)
• 1 – Epreuve VO2max pour obtenir vVO2max
• 2 – 3 tests de 10min à des vitesses
comprises entre 75 et 95 % de vVO2max
• Ceci permet de déterminer une droite de
régression (Vitesse – VO2)
58
 Relation Vitesse – VO2

VO2 Point théorique

(ml/kg/min)

Vitesse (% vVO2max)

75 85 95 130 %
59
 Test MAOD
(Maximal Anaerobic Oxygen Deficit)
• 3 – Epreuve supra-maximale (par rapport à vVO2max) entre
125 et 140% de vVO2max avec mesure de VO2
• Le temps limite à cette vitesse devrait se traduire par
un VO2 équivalent au Point théorique. Seulement ce
point n’est pas atteignable puisque qu’au dessus de
VO2max.
• La différence de VO2 entre le VO2 théorique que le
sujet devrait consommer et le VO2 réellement
consommé est assuré par la capacité anaérobie
lactique (exprimé en ml/kg/min)
60
 Test MAOD
(Maximal Anaerobic Oxygen Deficit)
• Série d’épreuves permettant une bonne
appréciation de la capacité anaérobie
lactique : corrélé à la performance sur 300m
(Scott et al. 1991)
• Difficulté de mise en place et de réalisation
sur des athlètes de haut niveau

61
 Test VMART
(Velocity of a Maximal Anaerobic Run on a Treadmill)

• Sprints de 20 sec avec 100 sec de récupération

(1 sprint toutes les 2 min, Rusko et al. 1993)

• Tapis incliné à 4% premier sprint à 13,5 km/h,

et incrémentation de 1,3 km/h par sprint.

62
 Test VMART
(Velocity of a Maximal Anaerobic Run on a Treadmill)

Performance du test :
• Vitesse Anaérobie en km/h
• Puissance Anaérobie
Wan = 12 * v (m.s-1) + 54 * v (m.s-1) * grade
(%) + 3.5 (ml.kg-1.min-1) ACSM 1986

63
 Tests Isocinétiques
• Méthode mise au point pour mesurer la
puissance à vitesse constante (absence
d’accélération permet d’appliquer la
formule P = FxV)
• Protocoles de 3 mouvements maximaux à
vitesses lente (60°/s) moyenne (120°/s) et
rapide (240°/s)
• Protocole d’endurance force : 20 répétitions
maximales avec calcul d’indice de fatigue

64
 Tests Isocinétiques
• Mesure de force concentrique et
excentrique des Agonistes et Antagonistes.
• Etablissement de ratios : par exp Isch/Quad
0,66 à 0,70, articulation équilibrée
Ratios ayant été calculés sur des types de
contractions Conc/Conc et plus récemment
modifiés en Conc/Exc, plus proches de la réalité
des gestes sportifs.
Bonne méthode d’évaluation et d’entraînement pour
la rééducation
65
 Tests de Force

• Plusieurs tests de force par dynamométrie et

par méthode 1-RM (voir cours Force)

66
 Effets de l’entraînement
• Entraînement en force: anaérobie
– Stimule l’activité des enzymes ATP-Pcr et de la
glycolyse anaérobie
– Gain de force musculaire
– Amélioration de l’efficacité du mouvement
– Augmentation du pouvoir tampon musculaire
 Classification des sports

Dynamique A: faible B:moyenne C:Forte

(<40% Vo2max) (40-70% VO max) (>70% VO2 max)
2

Statique
I. Faible Bowling Volley-ball Football
Cricket Escrime Tennis
(<20 % FMV)
Golf Tennis de table Badminton
Squash

II. Moyenne Tir à l’arc Sprint Basket-ball

Equitation Rugby Ski de fond
(20-50 % FMV)
Natation

III. Forte Haltérophilie Lutte Aviron

Gymnastique Ski alpin Boxe
(>50 % FMV)
Voile Cyclisme
 Facteurs limitant la performance
• Variations entre individus:
– Âge
– Taille
– Sexe
– Patrimoine génétique
– Statut de santé
– Degré de motivation
 Facteurs limitant la performance
• Notion de fatigue musculaire:
– Déplétion musculaire en glycogène et
phosphocréatine
– Acidose métabolique
– Altération de la transmission nerveuse
– Limitation de la tolérance à la douleur :
sensation subjective de fatigue qui précède la
fatigue physiologique
COMMENCER TOUT DE SUITE – IL
N’EST JAMAIS TROP TARD
MERCI POUR UNE…