L’objectif de l’étude était de vérifier l’hypothèse que six semaines d’EPI effectué à une intensité supramaximale permet d’améliorer les déterminants de la performance à vélo davantage que six semaines d’EPI effectué à une intensité inframaximale chez des hommes déjà entraînés en endurance. Les principaux résultats de notre étude sont que l’EPI supramaximal permet d’améliorer le VO2max autant que l’EPI
inframaximal, mais avec près de la moitié du volume d’entraînement. Aussi, si les deux formes d’entraînement peuvent améliorer l’aptitude aérobie, seul l’EPI supramaximal permet également d’améliorer l’aptitude anaérobie.
Les résultats mentionnés ont été discutés dans l’article présenté au chapitre précédent, mais certains ajouts seront faits dans le présent chapitre. Nous examinerons en détail l’effet des deux formes d’entraînement sur les différents déterminants de la performance, respectivement le VO2max, les seuils ventilatoires et
l’endurance, la puissance à VO2max, l’efficacité mécanique et l’aptitude anaérobie. Les limites de notre projet
de recherche seront abordées et il sera ensuite question des applications pratiques pour le sport de haut niveau qui ressortent de l’analyse de nos résultats.
Effet des deux formes d’entraînement sur les déterminants de la
performance
Le VO
2max
Les deux formes d’entraînement ont permis d’augmenter le VO2max de nos sujets de 6 %. L’effet de l’EPI
inframaximal et supramaximal sur le VO2max d’athlètes d’endurance a été évalué dans plusieurs études. Les
résultats de ces principales études sont énumérés dans les Tableaux 4 et 5. Puisque la majorité de ces études utilisent le % Pmax plutôt que le % PAM pour déterminer l’intensité d’entraînement, les protocoles d’entraînement où l’intensité des fractions d’effort était de 100 % Pmax ont été classées dans la catégorie EPI supramaximal, puisque la Pmax est toujours supérieure à la PAM, mesurée avec un test progressif par paliers. Les Tableaux 4 et 5 font ressortir les points suivants : 1) l’EPI inframaximal et supramaximal peuvent être associés à une augmentation du VO2max chez des athlètes d’endurance, 2) la réponse du VO2max aux
différents protocoles d’entraînement est très variable selon les études, et 3) il est impossible de conclure qu’un des types d’entraînement permet d’améliorer le VO2max davantage que l’autre. Plusieurs hypothèses peuvent
expliquer la variabilité de la réponse du VO2max avec l’entraînement : 1) le VO2max de départ des participants
(un VO2max de départ élevé semble être associé à de moins grandes améliorations du VO2max avec
l’entraînement), 2) la durée du protocole d’entraînement (les protocoles d’entraînement de moins de 4 semaines ne semblent pas être suffisamment longs pour provoquer des adaptations du VO2max chez des
individus déjà entraînés en endurance, 3) le degré de difficulté du programme d’entraînement (les études rapportant des séances d’entraînement menées jusqu’à épuisement rapportent des gains de VO2max
généralement plus élevés [82]).
Tableau 4. Changement de VO2max avec un programme d'EPI inframaximal
Étude Sujets Durée Intensité
d’entraînement ΔVO2max
Nimmerichter et al. 2012 [71]
Cyclistes (VO2max
~ 58 ml/kg/min)
4 sem SV2 Pas de
changement Stöggl et al. 2014 [73] Coureurs, cyclistes, skieurs
de fond (VO2max
~ 61 ml/kg/min)
9 sem 90 – 95 %FCmax 12 %
Kristoffersen et al. 2014 [115]
Cyclistes vétérans (VO2max
~ 59 ml/kg/min)
12 sem 73 – 82 %FCmax 6 %
ΔVO2max : changement de consommation maximale d’oxygène avec l’entraînement, FCmax : féquence cardiaque
maximale, SV2 : deuxième seuil ventilatoire
Tableau 5. Changement de VO2max avec un programme d’EPI supramaximal
Étude Sujets Durée Intensité
d’entraînement ΔVO2max
Laursen et al. 2002a [80] Cyclistes (VO2max ~
68 ml/kg/min)
2 sem 100 %Pmax Pas de
changement Laursen et al. 2002b [82] Cyclistes (VO2max
~ 65 ml/kg/min)
4 sem 100 %Pmax 5 et 8 %
Laursen et al. 2002b [82] Cyclistes (VO2max ~ 65 ml/kg/min)
4 sem 175 %Pmax Pas de
changement Tabata et al. 1996 [116] Jeunes adultes actifs 6 sem 170 %Pmax 13 %
ΔVO2max : changement de consommation maximale d’oxygène avec l’entraînement, Pmax : puissance maximale atteinte lors d’un test maximal progressif
Il nous est impossible de déterminer précisément les changements physiologiques responsables des gains de VO2max dans notre étude. Ils pourraient avoir trait aux fonctions pulmonaire, cardiaque, circulatoire ou
musculaire.
Changements pulmonaires
Outre la capacité de diffusion de l’oxygène entre les alvéoles pulmonaires et le sang, le système respiratoire ne limite pas la performance aérobie chez l’individu en bonne santé (voir chapitre 1). Dans cette étude, nous avons mesuré la capacité vitale forcée, le volume expiratoire maximal par seconde, la capacité vitale lente et la capacité inspiratoire au repos avant et après le programme d’entraînement. Tel qu’attendu, l’entraînement tant inframaximal que supramaximal n’a provoqué aucun changement des volumes et capacités pulmonaires. En effet, outre l’entraînement aquatique qui requiert que les muscles inspiratoires travaillent contre une résistance externe (la pression de l’eau sur la cage thoracique), l’entraînement aérobie n’est pas associé à une augmentation des volumes et capacités pulmonaires [117]. À l’effort, l’entraînement aérobie augmente la ventilation maximale grâce à une augmentation majoritairement du volume courant et dans une moindre mesure de la fréquence respiratoire [117]. Dans notre étude, l’EPI inframaximal a eu tendance à augmenter la ventilation à l’effort maximal (156 22 vs 171 36 L/min, p = 0,09), mais pas l’EPI supramaximal (160 31 vs 165 22 L/min, p = 0,99). La tendance pour une augmentation de la ventilation maximale dans le groupe inframaximal n’était pas due à une augmentation de la fréquence respiratoire (49 11 vs 52 9 resp/min, p = 0,59).
Changements cardiaques et circulatoires
Le débit cardiaque est souvent considéré comme le facteur limitant principal du VO2max (voir chapitre 1).
Dans cette étude, nous avons évalué le débit cardiaque de repos avant et après le programme d’entraînement à partir de la pression artérielle mesurée par photoplétysmographie. Cependant, nous n’avons pas pu évaluer cette variable à l’effort maximal à cause de la variabilité de cette mesure à l’effort intense. Le débit cardiaque de repos n’a pas changé avec l’entraînement dans aucun des groupes. La diminution de la FC de repos dans le groupe inframaximal suggère une augmentation du volume d’éjection systolique de repos dans ce groupe, ce qui laisse présager que l’EPI inframaximal a eu un effet plus prononcé que l’EPI supramaximal sur la fonction cardiaque. On pourrait spéculer que l’augmentation du VO2max suivant l’EPI inframaximal, mais pas
supramaximal, est expliqué d’abord par des changements cardiaques. Jusqu’à présent l’effet de l’EPI supramaximal sur le volume d’éjection systolique a été évalué dans seulement deux études, qui ont mené à des résultats contradictoires [92, 94].
L’entraînement aérobie est également associé à une augmentation du volume sanguin, dû à la fois à une augmentation du volume plasmatique et des éléments figurés du sang [117]. Nous disposons de données
sanguines chez nos participants avant et après l’effort. Ces données ne sont pas rapportées dans l’article scientifique. Or, il n’y a eu aucun changement de la concentration d’hémoglobine et de globules rouges, du volume globulaire moyen et de l’hématocrite, ni avec l’entraînement inframaximal, ni avec l’entraînement supramaximal. Nous n’avions toutefois pas de mesure du volume sanguin.
Changements musculaires
Dans cette étude, nous ne disposons d’aucune donnée pour évaluer les changements de la fonction musculaire avec l’entraînement. L’EPI supramaximal est associé à une augmentation de la capacité tampon du muscle [100, 103], à une augmentation de l’activité des enzymes oxydatives [89, 91, 99, 100], du contenu musculaire en glycogène [87, 90, 99, 100], ainsi qu’à une augmentation de l’oxydation des gras et une diminution de l’oxydation des glucides à l’effort sous maximal [89]. Plusieurs études suggèrent que les adaptations liées à l’EPI supramaximal seraient davantage périphériques (musculaires), alors que les adaptations liées à l’entraînement inframaximal seraient plutôt centrales (cardiaques) [86, 92].
Corrélations
La relation entre l’amélioration du VO2max avec l’entraînement et différentes variables a également été
examinée. L’augmentation du VO2max était inversement corrélée au VO2max de départ dans le groupe
supramaximal, alors qu’elle était corrélée au volume d’entraînement effectué durant les 6 semaines dans le groupe inframaximal. On peut donc penser que l’EPI supramaximal engendrera de meilleurs résultats chez des athlètes moins entraînés ou ayant un VO2max de départ moins élevé. L’EPI inframaximal, quant à lui,
pourrait donner de meilleurs résultats chez les athlètes les plus motivés et qui supportent mieux la douleur à l’entraînement, réussissant ainsi à compléter un plus grand volume d’entraînement.
L’endurance et la puissance à VO
2max
Dans cette étude, les indicateurs de l’endurance étaient la consommation d’oxygène au premier et deuxième seuil ventilatoire, ainsi que la durée du test de PAM. La consommation d’oxygène au premier seuil tout comme l’endurance (durée du test de PAM) se sont améliorés seulement avec l’EPI inframaximal. Il est connu que l’EPI inframaximal permet d’améliorer l’endurance [68-70], mais plusieurs études ont montré que l’EPI supramaximal peut également améliorer l’endurance chez des sujets modérément actifs [90] et entraînés en endurance [82, 102].
La puissance à VO2max était mesurée de deux façons : à l’aide de la puissance la plus élevée atteinte durant
le test en rampe (Pmax) et à l’aide de la PAM mesurée durant le test intermittent par paliers. Dans les deux cas, la puissance à VO2max s’est améliorée seulement dans le groupe inframaximal. Tel qu’indiqué dans
l’article, il n’est pas rare de ne pas mesurer d’augmentation de la puissance à VO2max avec l’EPI
surprenant que l’entraînement supramaximal n’ait amélioré ni l’endurance, ni la puissance à VO2max.
L’absence d’une période d’affûtage pourrait être responsable de ces résultats. En effet, bien que 48 à 96 heures de repos total ou actif étaient accordées entre la fin du protocole d’entraînement et le début des tests post-entraînement, cela n’était peut-être pas suffisant pour une récupération adéquate. De plus, l’idée qu’il faut plus de temps pour récupérer d’un programme d’entraînement plus intense est souvent véhiculée dans les études portant sur l’affûtage [118], ce qui pourrait expliquer les gains moins importants dans le groupe s’étant entraîné à une intensité plus élevée (supramaximale). De plus, la réponse à l’EPI supramaximal semble plus variable d’un individu à l’autre par rapport à la réponse à l’EPI inframaximal. Par exemple, en moyenne, les sujets du groupe inframaximal on amélioré leur Pmax de 18 9 W et leur PAM de 5 5 W alors que chez les sujets du groupe supramaximal, la Pmax a augmenté de 16 27 W et la PAM de 14 22 W avec l’entraînement. Bien que ces augmentations moyennes soient semblables à celles mesurées dans le groupe inframaximal, l’écart-type est largement supérieur et elles ne sont donc pas significatives. Il semble donc que la réponse à l’EPI supramaximal soit plus variable d’un individu à l’autre.
L’efficacité de pédalage
Les résultats relatifs à l’efficacité de pédalage ont été discutés dans l’article, car les résultats initiaux allaient à l’inverse de ce qui était attendu. En effet, alors qu’on sait que l’EPI de haute intensité (au-dessus du seuil anaérobie) permet d’améliorer l’efficacité mécanique à vélo [119], dans notre étude, elle était diminuée suite à l’entraînement inframaximal et inchangée suite à l’entraînement supramaximal. Plusieurs facteurs peuvent expliquer ce résultat surprenant : un changement de cadence de pédalage, la fatigue résiduelle du programme d’entraînement et l’intensité à laquelle l’efficacité mécanique a été mesurée. En effet, l’efficacité mécanique était mesurée durant l’échauffement du test de PAM et les sujets ignoraient que leur efficacité mécanique était évaluée. Puisque l’efficacité mécanique varie selon la cadence [120], celle-ci aurait due être imposée lors de la mesure de l’efficacité mécanique, mais elle était plutôt librement choisie. Ainsi, les individus ont pu augmenter ou diminuer leur cadence à l’échauffement suite à l’entraînement, de sorte que l’efficacité mécanique n’était plus mesurée à la même cadence, modifiant les résultats. On sait aussi que la fatigue peut diminuer l’efficacité mécanique. En effet, l’efficacité mécanique à vélo est diminuée au lendemain d’un ultramarathon [121]. La difficulté du programme d’entraînement, jumelés à la courte période de temps entre la fin des entraînements et le début des tests physiques et l’absence d’un affûtage approprié, ont pu laisser une fatigue résiduelle importante, diminuant l’efficacité de pédalage. On peut penser que les résultats auraient été différents à la suite d’un affûtage approprié. Finalement, la dernière hypothèse soulevée pour expliquer les résultats surprenants est l’intensité à laquelle l’efficacité mécanique était évaluée. Quand on compare l’efficacité mécanique mesurée à faible intensité chez des cyclistes débutants et expérimentés, on ne trouve pas de différence [24]. C’est ce qui avait poussé certains chercheurs à conclure que l’efficacité de pédalage ne
s’améliore pas avec l’entraînement. Toutefois, on sait maintenant que l’efficacité de pédalage peut s’améliorer avec un entraînement approprié. On peut penser que cette amélioration ne se produit qu’à intensité élevée. C’est ce qui nous a amené à faire des analyses subséquentes. Nous avons évalué l’efficacité mécanique à haute intensité (durant le premier palier du test de PAM, donc à 10 W sous la PAM prédite). Tel qu’attendu, l’efficacité mécanique est supérieure lorsque mesurée à intensité élevée, comparativement à intensité faible (22,5 ± 1,2 % vs 20,7 ± 1,3 %, p = 0,001). À haute intensité, la diminution de l’efficacité mécanique avec l’entraînement dans le groupe inframaximal n’est plus significative (-1,2 ± 2,1 %, p = 0,148). De plus, l’efficacité mécanique à haute intensité, avant et après l’entraînement n’est pas corrélée avec l’efficacité mécanique à faible intensité (avant : R = 0,039, p = 0,90 et après : R = 0,270, p = 0,35). On peut donc penser que l’efficacité mécanique mesurée à faible intensité n’est pas représentative de l’efficacité mécanique mesurée à haute intensité et que c’est l’efficacité mécanique mesurée à haute intensité qui influe davantage sur la performance.
L’aptitude anaérobie
Peu de changements de l’aptitude anaérobie sont survenus avec l’entraînement. Seule la capacité anaérobie s’est améliorée suite à l’EPI supramaximal, ce qui pourrait être associé à des gains de performance aérobie via une amélioration de la capacité tampon des muscles [35, 36, 68]. Une bonne capacité tampon est normalement associée aux sports de sprint et de puissance, puisqu’elle est supérieure chez les individus entraînés en sprint par rapport aux individus sédentaires ou entraînés en endurance [122, 123]. Chez des cyclistes entraînés, 4 semaines d’EPI de haute intensité permettent d’augmenter la capacité tampon et cette dernière est fortement corrélée à la performance dans un contre-la-montre de 40 km que le VO2max [68]. Il
semble donc que l’amélioration de la capacité tampon pourrait jouer un rôle important dans l’amélioration de la performance aérobie, surtout chez des cyclistes très entraînés, chez qui des adaptations supplémentaires sur le plan aérobie sont difficiles à aller chercher.
Limites
Notre étude comporte plusieurs limites qui ont été discutées dans l’article. Les principales limites de l’étude seront reprises ici plus en détail. Les deux principales limites de l’étude sont l’absence d’un test de performance et l’absence d’une période d’affûtage standardisée.
1. L’absence d’un test de performance
En effet, bien qu’on ait soumis nos sujets à différents tests pour évaluer les principaux déterminants de la performance, aucun test de performance à proprement parler (par exemple un contre-la-montre simulé) n’a été effectué. Notre étude révèle donc l’impact des deux formes d’entraînement sur les différents déterminants de la performance, mais pas sur la performance elle-même. L’objectif ultime de l’entraînement chez des
athlètes d’endurance est d’améliorer la performance. Et la performance dépend d’une panoplie de facteurs qu’il nous est impossible d’évaluer séparément. L’ajout d’un test de performance permettrait d’en obtenir une mesure plus globale et de comprendre comment les améliorations des différents déterminants de la performance interagissent pour améliorer la performance.
2. L’absence d’un affûtage standardisé
Ensuite, nos résultats ont pu être influencés par l’absence d’une période d’affûtage standardisée. En effet, une période de 48 à 96 heures séparait la fin du dernier entraînement et le début des tests post-entraînement. Durant cette période, on demandait aux sujets de se reposer, soit en cessant tout entraînement ou en faisant des séances courtes et de faible intensité. Toutefois, non seulement la durée et le contenu de cette période étaient variables d’un individu à l’autre, mais les recommandations faites aux participants et la durée de la période divergent grandement de ce qu’on sait constituer un affûtage efficace [118]. Un protocole d’affûtage standardisé et approprié devrait faire partie d’un tel projet de recherche, afin de gérer adéquatement la fatigue à l’issue du programme d’entraînement tout en limitant la réduction de la condition physique avant les tests post-entraînement.
3. L’intensité des entraînements exprimée en % PAM
D’autres limites méritent également d’être discutées ici. D’abord, l’intensité de l’entraînement a été exprimée en % PAM plutôt qu’en % Pmax comme dans la majorité des autres études. En plus de diverger des autres études rendant la comparaison plus difficile, la mesure de la PAM dans notre étude peut être remise en question. En effet, puisque la PAM est une intensité qui peut être maintenue en moyenne près de 5 minutes [109], un protocole d’entraînement intermittent avec des paliers de 5 minutes a été choisi. La PAM était définie comme la puissance du dernier palier complété ou du dernier palier incomplet pour lequel la consommation d’oxygène était supérieure à celle du palier précédent. Toutefois, lors d’un effort effectué au-dessus du seuil anaérobie et maintenu un certain temps, la consommation d’oxygène s’élève au-dessus de la consommation d’oxygène prédite pour cette intensité à cause de la composante lente du VO2. Celle-ci peut entrer en jeu
aussi rapidement que 45 secondes après le début de l’effort [124]. Ainsi, il y a fort à parier que, durant un palier de 5 minutes du test de PAM, la consommation d’oxygène s’élevait au-dessus de celle prédite pour cette intensité, atteignant peut-être le VO2max alors qu’il n’aurait pas du être atteint à cette intensité, d’où une
sous-estimation de la PAM. De plus, la faible augmentation de puissance de pédalage entre les paliers (10 W) nous obligeait à réduire au minimum le nombre de paliers à compléter, chaque palier étant exténuant. Ainsi, le choix de la puissance du premier palier (estimée à l’aide d’une équation) était déterminant. C’est pourquoi les tests de PAM se font traditionnellement sur plusieurs jours [125], mais ce n’est pas réaliste dans un protocole de recherche comme le nôtre où plusieurs autres tests doivent être effectués. Ainsi, puisqu’il est difficile d’utiliser un protocole de test approprié pour déterminer la PAM et pour se rallier à ce qui est fait dans la
majorité des études dans le domaine, une prochaine étude sur l’EPI devrait utiliser le % Pmax plutôt que le % PAM pour déterminer la puissance d’entraînement.
4. L’entraînement mené jusqu’à épuisement
Dans les études où l’on compare deux formes d’entraînement, plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour faire en sorte que les deux protocoles d’entraînement soient équivalents. Certains choisissent des protocoles d’entraînement qui auront la même durée totale [126], la même distance totale [102], ou qui provoqueront la même dépense énergétique totale [127]. Toutefois, certains conviennent que les protocoles d’entraînement ne devraient pas être équivalents en terme de travail total, parce que la quantité de travail qui peut être réalisé n’est pas linéaire en fonction de l’intensité [103]. Ainsi, certains chercheurs choisissent, en consultant des entraîneurs, des physiologistes et des cyclistes, des protocoles d’entraînement représentatifs de ce qui peut être fait sur le terrain [103]. Dans notre étude, nous avons choisi de rendre les deux formes d’entraînement équivalentes pour la difficulté de l’entraînement. Or, il n’existe pas de mesure objective parfaite et accessible de la difficulté d’un entraînement. Nous avons donc choisi d’utiliser l’échelle de borg [128], modifiée pour qu’elle exprime la fatigue ressentie, et de demander aux sujets de « coter » 10/10, c’est-à-dire de se mener jusqu’à épuisement, à chacune des séances. Ainsi, les deux protocoles d’entraînement seraient équivalents, puisqu’ils seraient tous deux de niveau de difficulté maximal. L’avantage de cette méthode est de s’approcher de ce qui est fait sur le terrain. En effet, en général, les cyclistes choisissent spontanément l’intensité et le nombre de répétitions afin d’atteindre un niveau de fatigue élevé. Le fait de faire correspondre le volume total d’entraînement ou la dépense énergétique peut faire en sorte qu’un protocole d’entraînement soit beaucoup