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Deux poids,deux mesures

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Academic year: 2022

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Texte intégral

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Pour commencer, rappelons que la calorie est une unité de mesure énergétique et qu’elle peut donc revêtir diverses formes, chimique ou mécanique. Ces deux sortes d’énergie sont évidement en rapport l’une avec l’autre.

Mais lorsqu’on s’aventure sur le terrain de la comparaison, on découvre que la première est deux à quatre fois plus importante que la seconde. L’explication est assez simple même si elle renvoie aux grands principes de la thermody- namique. A chaque fois que l’on transforme un type d’énergie en un autre, il se dégage de la chaleur. Prenons le cas d’un coureur à pied. Il devra consommer deux calo- ries d’énergie chimique à partir des aliments pour fournir une calorie d’énergie mécanique. Le rendement du fonc-

tionnement des muscles est ici de l’ordre de à 50%: une moitié sert à avancer, l’autre est dissipée sous forme de chaleur. Pour le cycliste, le bilan est nettement moins glorieux: 25% seulement. Un quart de son énergie seule- ment se trouve converti en puissance pour vaincre les résistances (aérodynamique et roulements) s’il roule sur le plat, et pour vaincre les forces de gravité s’il lui prend l’envie d’escalader aussi les côtes. Les trois autres quarts réchauffent le coureur et l’atmosphère. Pourquoi une telle différence? C’est tout simplement que la course bénéficie d’un mécanisme très ingénieux de conservation d’énergie grâce aux composantes élastiques des tendons et des muscles des membres inférieurs. On parvient ainsi à stocker de l’énergie dans les phases d’étirement au moment du contact du pied au sol et à la restituer dans les phases de raccourcissement lors de la poussée. En cyclisme, ce n’est pas le cas. Les muscles ne sont jamais étirés et, à chaque tour de pédalier, il faut réinjecter un maximum d’énergie dans le système. D’où le rendement nettement plus modeste. En natation, c’est pire encore.

L’efficacité de la locomotion est tout simplement désas- treuse dans un milieu instable. Surtout pour les mauvais nageurs! En outre, les masses musculaires qui participent à la propulsion sont relativement modestes par rapport à celles qui permettent la locomotion terrestre sur les deux

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Deux poids,

deux mesures

Qu’est-ce qu’une calorie? Le terme est utilisé tantôt pour évaluer la quantité d’énergie contenue dans un aliment, tantôt pour quantifier la dépense d’une activité. Elle s’affiche aussi sur les appareils électroniques de mesure de l’effort

(cardiofréquencemètres, rameurs, ergocycles, sport testers, etc.).

Mais si l’on s’avise de faire le lien entre ces grands domaines d’application, on s’aperçoit que rien ne concorde.

Pourquoi? C’est ce que nous allons essayer de comprendre.

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pieds. Elles sont également plus riches en fibres rapides et travaillent à une intensité élevée. Or on sait que le rende- ment musculaire se dégrade lorsque s’accroit la part d’anaérobie dans la fourniture d’énergie. Tout cela explique le mauvais rendement.

Des calculs indigestes

A ce stade, on comprend que si un coureur à pied, un cycliste ou un nageur mange une tarte aux pommes, chacun en tirera la même énergie mais que celle-ci ne sera pas utilisée avec la même efficacité selon l’activité exercée. Essayons de comprendre pourquoi les rende- ments musculaires varient à ce point et où se produit exactement la déperdition calorique. La synthèse de l’ATP tout d’abord. On sait (ou on ne sait pas) que la molécule d’ATP (adénosine triphosphate) exerce un rôle compa- rable à un accumulateur énergétique dans la mesure où elle contient l’énergie qui sera utilisée pour toutes les tâches incombant à notre organisme. Cette molécule doit être resynthétisée en permanence. Pour cela, il existe deux filières bien connues des sportifs, du moins par leurs noms: aérobie et anaérobie. Dans le premier cas, la synthèse de l’ATP se déroule au sein des mitochondries en présence d’oxygène. Le rendement s’avère alors parti- culièrement bon (de l’ordre de 50%). Dans le second, l’oxygène fait défaut et le rendement chute sévèrement (quelques pour cent à peine). Voilà la première grande source de déperdition d’énergie dont l’importance varie selon le type d’effort. Vous trouvez peut-être cela un peu compliqué? Vous n’avez encore rien vu... Car il faut aussi compter avec un autre facteur qui dépend, lui, directe-

ment des mécanismes intracellulaires de contraction: la mise en action des têtes de myosine. Par de minuscules mouvements de bascule, celles-ci s’accrochent d’abord et tirent ensuite sur les filaments d’actine qui se trouvent dans leur voisinage ce qui entraîne le raccourcissement du muscle. Or, qui dit mouvement dit production de chaleur. En l’occurrence, on estime le rendement des têtes de myosine à 50% environ. Soit une calorie utile pour une calorie perdue sous forme de chaleur. Prenons le cas d’un exercice aérobie. Au total, nous aurons un rendement de la synthèse d’ATP de l’ordre de 50% et un rendement thermodynamique des têtes de myosine de nouveau égal à 50%. Ce qui aboutit à un rendement musculaire de 25% (0,5 x 0,5 = 0,25). On retrouve ici l’esti- mation donnée dans le cadre d’un exercice de contrac- tion simple, style pédalage. Pour un nageur, la situation est moins enviable. Il faut savoir que le rendement ther- modynamique des têtes de myosine diminue légèrement au sein des fibres rapides. De plus, la part grandissante des mécanismes anaérobie dans la synthèse de l’ATP fait littéralement plonger le résultat. A peine quelques pour cents! Quant au coureur, on rappelle encore une fois qu’il bénéficie d’un système de restitution d’énergie qui lui permet de mieux conserver son énergie et d’atteindre de ce fait des rendements exceptionnels de l’ordre de 50%.

Voilà! Nous sommes désormais en mesure de calculer les équivalences entre les calories consommées et les calo- ries utiles en fonction du type d’activité. Pour obtenir les secondes, il suffit de multiplier les premières par la valeur du rendement. Et le tour est joué. On peut aussi procéder à l’inverse et partir de l’énergie mécanique pour évaluer

Le rendement du muscle est meilleur en course à pied qu’à vélo.

Démonstration par le cylocrossman belge Sven Vanthourenhout.

Quant à la natation, elle a le pire de tous les rendements!

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la consommation calorique réelle. C’est ainsi que procè- dent la plupart des appareils de mesure de l’effort. En résumé, ils divisent l’énergie mécanique par 0,25 (ou ils la multiplient par 4; le résultat étant le même) pour obtenir le nombre de calories en termes d’énergie chimique consommée. Mais on doit bien avoir en tête qu’il s’agit d’une estimation et que celle-ci est susceptible de varier de façon parfois très importante en fonction d’une multi- tude de paramètres comme la nature des contractions ou l’intensité de l’effort.

Le sucre de trop

A présent que toutes ces questions relatives aux conver- sions mécaniques et chimiques n’ont plus de secret pour vous, on peut passer aux travaux pratiques avec mission pour chacun d’équilibrer ces deux grandeurs. Il va de soi que celui qui consomme plus que ce qu’il dépense gagnera des kilos. Et inversement pour celui qui bouge

beaucoup et qui mange peu. Pour maintenir son poids, tout l’art consiste à garder une égalité entre les entrées et les sorties. Cela n’a rien d’évident. Dans les pays riches, le dérèglement du système constituerait même plutôt la règle. Les statistiques révèlent qu’une prise moyenne de 750 grammes de masse grasse par année survient régu- lièrement après l’âge de 20 ans. Rapporté à une journée, cela correspond à 17 calories excédentaires, soit à peine moins que la valeur contenue dans un seul morceau de sucre (20 calories)! Cette prise de poids généralisée serait la conséquence d’une vie de patachon, combinée à l’héri- tage d’anciens préceptes inappropriés. Ainsi le “vide-ton- assiette”de l’enfance entraîne des effets délétères indé- niables à long terme. D’autant que le nombre de cellules adipeuses est normalement fixé dans la première partie de la vie. Ensuite, on ne pourra plus que jouer sur le niveau de remplissage de chacune de ces cellules. Et ce n’est pas facile. Ces mauvaises bêtes crient famine dès

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Ce schéma tiré d’un article de Nature représente les dépenses caloriques sous la forme d’une colonne avec une partie haute très variable selon les individus et une partie basse plus ou moins iden- tique pour tous (1). Pour perdre du poids, on doit donc jouer sur les étages supérieurs, le but étant de faire en sorte que les dépenses énergétiques dépassent la valeur des apports quoti- diens. Pour cela, il n’est pas nécessaire de se focaliser sur le type de carburant. Oubliez donc toute cette littérature qui préconise de se soumettre à des efforts d’intensité modérée qui correspondent en théorie à une oxydation maximale des graisses. En réalité, tous les exercices sont les bienvenus. Même les plus intenses. Certes, ceux-ci auront tendance, dans un premier temps, à épuiser les réserves en glucides. Ce n’est pas grave. Ce qui compte c’est qu’ils participent à creuser le déficit calorique. De plus, ils entraî- nent dans les heures qui suivent une élévation durable du métabo- lisme qui génère un effet anorexigène. En clair, on n’a pas faim après s’être défoncé la couenne. Ils augmentent aussi le niveau de dépense dans la tranche thermogénèse du schéma. Les physiolo- gistes désignent ce phénomène sous les initiales EPOC (Excess Post-exercise Oxygen Consumption). Cette période peut durer quelques dizaines de minutes ou beaucoup plus longtemps. Après un marathon, par exemple, on a mesuré que le métabolisme éner- gétique peut s’élever au-dessus des normes habituelles pendant 2 ou 3 jours. L’origine de cette décroissance lente du métabolisme dans le décours de l’exercice correspond à la nécessité de restaurer l’homéostasie dans l’organisme et en particulier de

refaire les stocks énergétiques de phosphocréatine et glycogène et d’assurer le remodelage du muscle en raison des inévitables micro-dommages qui accompagnent l’exercice intense. Lorsqu’on fait le total, on s’aperçoit que l’énergie dépensée dans l’effort proprement dit peut-être augmentée de quelque 15-20% grâce à l’EPOC. Une sorte de bonus des exercices courts et intenses. Voilà qui réjouira sans doute tous ceux qui disposent de peu de temps à consacrer à leur propre forme. Du moins, c’est ce qu’ils disent... A raison de quelques séances par semaine, ils peuvent retrouver la ligne! Et puisque nous en sommes à balayer les théories fumeuses, réglons aussi le sort du “spot réduction” qui voudrait nous faire croire que l’on maigrit de façon spécifique en fonction des chaînes musculaires sollicitées. Laissez cela aux bateleurs des chaînes de télé-achat. C’est totalement faux. Une observation systématique de la masse grasse des deux bras des tennismen suffit à révéler l’inanité du raisonnement. Certes, l’un est un peu plus musclé que l’autre mais le taux de graisses reste similaire.

Bref on ne maigrit pas à la demande comme l’imaginent encore beaucoup de gens au moment de concevoir leur petit programme de gymnastique.

Comment maigrir à ne rien faire?

Intéressons-nous à présent à la partie basse du schéma, celle qui représente les dépenses basales de l’organisme. On désigne ainsi tout ce qui est nécessaire au maintien des fonctions vitales de l’organisme: respiration, circulation, digestion, fonctionnement du cœur et du cerveau... Tout cela coûte de l’énergie. Nous avons dit que ce métabolisme de base bougeait peu selon les individus de même poids. En réalité, cela dépend aussi du morphotype. Il est plus élevé chez les sujets musclés et plus faible chez les individus moins costauds. Tout simplement parce que le tissu musculaire demeure un grand consommateur d’énergie. Même lorsqu’on ne bouge pas. Encore un élément à verser au dossier des vertus du sport. De plus il varie en fonction de l’alimentation. Lors d’un régime hypocalorique, l’organisme diminue son métabolisme de base et il l’augmente au contraire si l’on opte pour un régime hypercalorique. Cette thermogénèse adaptative vise en somme à s’opposer aux fluctuations. Enfin, il varie selon les individus.

Certaines personnes bénéficient ainsi d’un processus appelé

“cycles futiles” qui désigne une augmentation du métabolisme énergétique sans que cela s’accompagne d’un travail mécanique

Les idées fausses ne font pas maigrir

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plus important. Ce découplage entre la dépense énergétique et la synthèse d’ATP est l’œuvre d’une famille de protéines mitochon- driales désignées par les lettres “UCP” pour “UnCoupling Proteins”. Elles sont massivement exprimées dans la graisse brune chez les animaux polaires qui sont capables d’atteindre de très hauts niveaux de dépense calorique de façon à assurer une bonne thermogénèse. Grâce à ce système, les ours blancs et les marmottes sont peu menacés d’obésité. Et les hommes? Vous l’aurez deviné, nous sommes moins bien armés pour brûler de la graisse gratuitement. Notre métabolisme s’élève un peu lorsqu’il fait froid... mais pas beaucoup. Ne serait-ce pas tout de même une piste à creuser? A l’heure où tous les laboratoires pharmaceu- tiques du monde rêvent de mettre au point une pilule anti-obésité, les chercheurs s’intéressent de près à ces protéines découplantes et plus précisément à l’une d’entre elles, l’UCP3 qui s’exprime au sein du muscle. De façon assez intéressante, une corrélation a déjà été établie entre le niveau d’expression d’UCP3 au sein des muscles et la dérive de la consommation d’oxygène lors de l’effort à intensité continue. C’est assez logique finalement. Plus l’athlète possède un niveau élevé d’UCP3, plus ses mitochondries doivent consommer d’oxygène pour synthétiser la même quantité d’ATP.

Présenté de la sorte, on pourrait se dire que cette particularité présente certes un intérêt lorsqu’on ne veut pas grossir mais qu’elle constitue aussi un élément délétère pour la performance en endurance. On peut aussi la voir différemment. Car le décou- plage offert par ces fameuses protéines présente l’avantage de protéger les tissus des radicaux libres produits en masse à haute intensité. La composante lente de VO2représenterait alors un mécanisme de protection plutôt qu’un phénomène délétère pour la performance. De nouvelles recherches devraient progressive- ment éclaircir cette relation. Et certains fantasment déjà sur les possibles applications. Ainsi les souris chez lesquelles l’UCP3 est surexprimée mangent plus tout en ne grossissant pas et affichent un taux d’insuline diminué (c’est bon pour la longévité). Le rêve!

Malheureusement, il est très difficile de surexprimer l’UCP3 chez l’homme. La course en descente et les stages en altitude le peuvent mais il s’agit d’une augmentation transitoire qui a proba- blement un impact très limité sur le métabolisme. D’autres méthodes sont actuellement en voie d’exploration. On n’a pas fini d’en parler.

RC

(1) Brandford and Spiegelman Nature 404, 652-660 (6 April 2000)

qu’elles perçoivent la moindre tendance baissière et une économie de sauvegarde se met immédiatement en place qui rend la poursuite de l’amaigrissement de plus en plus compliquée. A la reprise d’une alimentation normale, le poids regrimpe en flèche. D’où ce phéno- mène bien connu du yo-yo nécessairement associé à tout régime hypocalorique drastique sur de courtes durées. Le premier enseignement à tirer de ce puissant mécanisme physiologique sera d’y aller tout en douceur. Pour celui qui veut perdre du poids, l’important n’est pas de maigrir vite mais de maigrir longtemps! Le succès d’un contrôle durable de la masse corporelle ne peut s’accompagner que d’une modification, apparemment modeste, mais durable des habitus. Juste avant de passer à table, rappelez-vous le morceau de sucre de trop. Essayez plutôt de terminer le repas avec une très légère sensation de faim. Cette façon de faire vise à compenser la tendance naturelle de l’hypothalamus à faire des Quelle calorie

est-il?

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réserves. Cette glande à la base du cerveau (à ne pas confondre avec Hippopotamus, la marque de restaurant- grill) se comporte comme le véritable chef d’orchestre de l’organisme. Elle agit notamment comme centre de la satiété en déclenchant la sensation de faim et en déci- dant aussi quand il est temps d’arrêter de manger. Seule- ment voilà, l’hypothalamus du bon chrétien (mais c’est pareil pour les musulmans, les bouddhistes et même les non-croyants) est angoissé de nature! Il redoute les priva- tions. On aura beau le persuader qu’en cette période d’abondance, nous ne sommes pas immédiatement menacés par la famine, rien n’y fera. Il règle les apports toujours légèrement au-dessus de ce qui serait stricte- ment nécessaire. Ce réflexe est ancré très profondément dans notre comportement d’espèce et sans doute a-t-il permis à l’humanité de traverser les siècles malgré les terribles périodes de vaches maigres. Il était même plus

qu’un thermostat chargé de réguler la température d’un appartement puisque pour un apport quotidien de l’ordre de 2000 Calories chez le sédentaire, il ne se trompe que de 17 Calories soit une erreur inférieure à 1%. C’est peu de chose quand on pense à la diversité des menus qui égayent notre existence et aux petites folies auxquelles on s’adonne goulûment. Comment l’hypothalamus arrive-t-il à détecter aussi précisément la quantité de calories cachées dans la structure profonde des aliments que nous ingérons? C’est même une source d’émerveillement. Il existe cependant un cas de figure où le centre de régulation de la satiété commet des erreurs. Il sous-estime la ration calorique lorsque le repas est riche en lipides. Le meilleur moyen de dribbler l’hypothalamus consiste donc à se goinfrer de ces substances qui flattent le palais mais dérèglent le système de régulation. D’où les sages recommandations

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crucial encore pour les femmes chargées de donner la vie, ce qui explique probable- ment un taux de masse grasse un peu supérieur pour la gent féminine. Cette tendance à la suralimentation varie aussi selon les individus. Mais le fait qu’elle soit aussi largement répandue offre un socle solide d’arguments à tous ceux qui expli- quent que nous sommes génétiquement programmés pour devenir obèses. Vu sous cet angle, le combat contre les kilos semble perdu d’avance. Tout cela par la faute de ce maudit hypothalamus.

Coupable tout désigné de nos bourrelets disgracieux. Et pourtant, lorsqu’on fait l’économie de l’ensemble du système, on s’aperçoit que l’hypothalamus ne constitue pas un mauvais juge de paix. Il fonctionne presque aussi précisément

Sous le règne de l’hypothalamus

Les sportifs dépensent plus d’énergie. Même au repos. Ici les footballeurs allemands Mario Gomez, Bastian Schweinsteiger et Kevin Kuranyi.

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de ne pas abuser des produits gras. Cela implique de résister aux offensives des industriels de l’agro-alimen- taire et de la restauration rapide qui ont bien compris comment nous empoigner par notre point faible. Une savante proportion de lipides et de sucres et nous voilà aimantés comme des mouches sur le crottin. Facteur aggravant: les aliments subissent des transformations importantes avant d’atteindre notre assiette et cela sème le trouble auprès de l’hypothalamus. Tout se passe comme si le chef d’orchestre ne reconnaissait plus ses musiciens lorsque ces derniers se présentent trop maquillés pour la représentation. Enfin, plus on avale vite, plus faible est le pouvoir discriminant de l’hy- pothalamus. Heureusement, la “slow food attitude”

progresse en réaction aux fast-foods. Qui l’emportera?

Notre avenir en dépend. Car si les Américains possèdent sur nous une bonne décennie d’avance, avec les Alle- mands dans leur sillage, il ne faut pas se leurrer: nous suivons malheureusement de très près. Cette obésité galopante peut alors être perçue comme le résultat de déterminants physiologiques mariés à une organisation sociale totalement schizophrène qui pousse sans cesse à la consommation et érige dans le même temps de solennelles mises en garde.

Les maigres ambitions

Autre phénomène curieux: cette prise de masse grasse de 750 grammes par an que nous évoquions pour le Fran- çais moyen ne se voit pas sur la balance. Elle est partielle- ment compensée, si l’on peut dire, par une perte de masse maigre de l’ordre de 250 grammes par an. En clair, on perd du muscle! Au total, le bilan de la prise de masse corporelle s’établit à 750 - 250 = 500 grammes, soit un demi-kilo par an, ou encore 10 kilos entre 20 et 40 ans.

Qu’en est-il pour vous? Echappez-vous à cette règle? Si c’est le cas, tant mieux. Sinon voyons ce qu’il est possible de mettre en œuvre pour limiter la casse. La première solution qui consiste à prendre l’habitude de sortir de table avec une très légère sensation de faim, n’est pas évidente à réaliser car le comportement autour d’un repas est éminemment complexe. Il ne répond pas seule- ment à des impératifs physiologiques mais aussi à des notions de plaisir, d’apaisement des angoisses et des comportements culturels difficilement expurgeables. Ce premier précepte risque donc bel et bien d’être un vœu pieux. Il faudra alors le combiner avec d’autres stratégies qui visent cette fois à augmenter la dépense énergétique.

Le recours à des exercices réguliers représente de loin le meilleur traitement du surpoids et des problèmes cardio-

De la suite dans les muridés

Devinette: je suis capable d’ingurgiter 60% de calories de plus tout en restant mince et lorsque je cours je tiens sans fatigue sur des distances 25 fois plus longues que mes congénères. Qui suis-je?

Réponse: elle se trouve dans un article consacré à la puissance du génie génétique (1). Ces performances sont effectivement celles d’une souris surnommée “Speedy Gonzales” qui possède cette parti- cularité de surexprimer une enzyme particulière: la PEPCK (Phos- phoenol Pyruvate Carbo Kinase) ce qui lui permet de développer le nombre de ses mitochondries dans des proportions impressionnantes et de brûler un maximum de calories à l’effort (2). Spontanément, cette souris recherche d’ailleurs le moyen d’assumer cette exception- nelle vigueur. Elle se montre plus active que les autres dans toutes sortes de situations. Elle vit aussi plus longtemps et en meilleure santé. Doit-on considérer le PEPCK comme une enzyme miracle et souhaiter que l’on trouve très vite le moyen de bidouiller aussi le génome humain pour obtenir les mêmes effets? Pas sûr. Car on a remarqué parallèlement que les souris PEPCK sont anormalement agressives et, dans notre monde de brutes, on aurait plus volontiers besoin d’un gène qui rende doux et généreux plutôt que de voir produire à la chaîne des générations d’increvables bagarreurs.

Evidemment, s’il s’agit de remporter des médailles, un peu d’agressi- vité n’est pas à dédaigner. Cela vaut aussi dans d’autres domaines qui auraient plutôt tendance à valoriser les caractères belliqueux. Pour s’en persuader, il suffit d’analyser le profil des grands prédateurs du monde de la finance et de la politique. Bref, on a peu de chance de dissuader le monde avec l’argument de l’agressivité décuplée.

Heureusement, un obstacle de taille se dresse face à cette forme de dopage par surexpression de l’enzyme. Le bricolage génétique semble pour le moment quasiment impossible à réaliser chez l’homme. Il nécessiterait une intervention dans l’œuf même et on ne connaît encore personne qui soit assez fou pour oser ce genre de combine hasardeuse. Ceci dit, il n’est pas absolument nécessaire de disposer du gène pour mettre ces bonnes recettes en application. L’exercice physique régulier suffit à déterminer tout ce que l’on a évoqué précé- demment: de l’augmentation du nombre de mitochondries en passant par une meilleure utilisation des graisses et la fonte des réserves

adipeuses trop abondantes et si dévastatrices pour les principales fonctions de l’organisme. On reste svelte et on vit mieux et plus long- temps. Moralité: de toutes les recettes qui promettent une éternelle jeunesse, la dépense calorique tout azimut est probablement la plus efficace. Avec ou sans PEPCK!

(1) Lire Sport et vie n°106 - Génétique: bienvenue dans le futur.

(2) Hanson and Hakimi. Born to run: the story of the PEPCK-Cmus mouse. Biochimie 90 (2008) 838-842

LES CALORIES

Plus loin, plus vieux,

plus fort

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vasculaires ou de diabète qui peuvent lui être associés. La liste des affections pour lesquelles l’exercice possède un impact positif est en fait bien plus longue mais leur énumération nous forcerait à sortir de notre propos. En revanche, on ne peut éluder la triste réalité de l’accroisse- ment des phénomènes de surpoids chez les enfants. Les jeux vidéo, la télévision et une organisation de la scolarité complètement déphasée par rapport à la vitalité qui caractérise les jeunes enfants font de ceux-ci une généra- tion sacrifiée et vouée à présenter plus tard des problèmes en termes de santé publique. Parents, profes- seurs, éducateurs, tous devraient être dès lors convaincus de l’urgence de remédier à cette situation en encourageant l’activité physique. Car celle-ci ne se contente pas d’élever de façon significative la dépense d’énergie quotidienne, elle améliore de surcroit la qualité de jugement de l’hypothalamus. Le chef d’orchestre gagne en précision dans la tâche qui consiste à assurer un meilleur équilibre entre les entrées et les sorties. En d’autres termes, on risque beaucoup moins de terminer le repas avec ce léger excédent calorique si préjudiciable à long terme. Enfin, l’exercice régulier permet de déve- lopper la masse musculaire dont on sait qu’elle est éner- givore. Même au repos! Vive l’exercice, donc. A condition toutefois de ne pas ruiner vos acquis en vous ruant ensuite sur des sodas et autres friandises. Contentez- vous d’une légère collation (un biscuit, un fruit) qui permettra de corriger la chute de glycémie. Efforcez-vous de boire aussi quelques verres d’eau pour compenser les pertes hydriques. Cela suffit. Quelques trucs permettent de mieux résister à la tentation. Il faut savoir par exemple que les efforts intenses, surtout dans la chaleur, ont tendance à couper la sensation de faim. L’hypothalamus se calme en cas d’élévation de la température corporelle.

C’est d’ailleurs la raison pour laquelle on n’éprouve guère d’appétit lorsqu’on fait de la fièvre. A l’opposé, les exer- cices en milieu froid ou dans l’eau, stimulent énormé-

ment la sensation de faim, en particulier l’appétence pour les produits gras. Si l’on veut maigrir, le badminton est plus efficace que la natation ou le cyclisme en hiver. N’hé- sitez pas non plus à changer régulièrement le contenu et l’intensité des séances. Pendant longtemps, on soutenait à tort qu’il fallait effectuer de longues sorties à un rythme modéré. Alors que les entraînements en pleine bourre font tout aussi bien voire mieux lorsqu’il s’agit d’effacer les rondeurs. Enfin, on doit s’efforcer de composer son alimentation en tenant compte de la valeur calorique des aliments, cette dernière n’étant pas toujours bien perçue par l’hypothalamus. Des petits logiciels peuvent vous y aider (*). Vous saisissez le menu du jour et le logiciel vous renvoie le nombre de calories correspondant. A charge pour vous de les dépenser intégralement sans accumuler les retards de paiement, et sans en perdre le moindre morceau de sucre!

Robin Candau

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(*) Notez bien que ces logiciels proposent des résultats très approximatifs. Et la stratégie qui consiste à les utiliser pour organiser la perte de poids et contestée par de nombreux spécialistes. En même temps, ils permettent de se faire une idée des grands équilibres en jeu dans l’organisme.

Voir www.coach- gym.com/calorie.html.

L’Américain Allen Johnson, quadruple champion du monde du 110 mètres haies:

expert en motivation.

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Comment

c’est possible?

Les nouveaux appareils de mesure de l’intensité de l’exercice se targuent de fournir un tas d’informations qui auparavant nécessitaient de se rendre dans un laboratoire d’effort.

Mieux même, on dispose non pas d’une seule, mais de deux technologies distinctes permettant cette prouesse.

Reste à savoir s’ils sont fiables…

La consommation d’oxygène au repos

Ce n’est pas le plus difficile à établir. On part du principe que la consommation d’oxygène est de +/- 5 ml/min/kg et qu’elle varie relativement peu d’un individu à l’autre. En multipliant cette valeur basale par le poids du sujet, on connaît sa consommation d’oxygène au repos. Du moins, on s’en approche.

La consommation d’oxygène à l’effort

Là, cela devient plus mystérieux. Selon l’équation de Fick, la quantité d’oxygène consommé (VO2) est égale à chaque instant à la fréquence cardiaque (FC) multipliée par le volume d’éjection systolique (VES) et par la différence artério-veineuse (DAV). La formule s’écrit donc: VO2= FC x VES x DAV. Cette valeur augmente évidemment avec l’intensité de l’exercice jusqu’à son plafond appelé VO2 max.

Mais le fait que cette consommation d’oxygène atteigne un maximum ne signifie pas forcément que les trois paramètres qui la composent soient eux aussi à leur apogée. D’ailleurs ce n’est pas le cas. On sait par exemple que le volume d’éjection systolique augmente avec l’intensité de l’effort puis diminue légèrement lorsqu’on atteint des fréquences cardiaques proches du maximum, surtout chez les sujets peu entraînés. Le cœur n’a plus le temps de se remplir correctement entre deux contractions. De la même façon, on observe que la différence artério-veineuse baisse légère- ment pour des très hautes intensités d’effort. Là encore, il faut incriminer la vitesse de passage du sang. Les organes n’ont plus le temps de prélever autant d’oxygène qu’ils le font à intensité moyenne.

Donc si l’on reprend cette équation, on s’aperçoit tout de suite que sur ses trois termes, un seul est connu: la fréquence cardiaque. Les deux autres doivent donc être déduits des informations données au moment du paramétrage. Lesquelles?

L’âge, la taille, le poids (nous l’avons dit), la fréquence cardiaque de repos et une auto-évalua- tion du niveau de forme. Les appareils de la marque Polar vous invitent ainsi à vous situer sur une échelle qui comporte quatre barreaux: du parfait

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sédentaire jusqu’à l’athlète entraîné. A priori, c’est plutôt mince. Pour estimer la VO2 max sur base de données aussi générales, les ingénieurs ont forcément dû emprunter de nombreux raccourcis pour établir une série d’algorithmes dont on aurait aimé tester la vraisem- blance. Malheureusement, ceux-ci sont maintenus dans le plus grand secret. Concurrence oblige! Il faut dire que la compétition est rude entre tous ces fabricants. Et les innovations audacieuses. Pour affiner encore les pronos- tics, les modèles haut de gamme de chez Polar proposent un test qui consiste à mesurer la fréquence cardiaque de repos en position allongée pendant 3 à 5 minutes. Cela permet d’enregistrer la variabilité cardiaque, un para- mètre très dépendant de la forme du sujet. Là encore, on ignore les détails du mode de calcul. On sait simplement qu’une armée de physiologistes a participé à sa mise au point. On peut donc supposer qu’ils sont arrivés à des résultats satisfaisants. Notez enfin qu’il existe un moyen simple pour rendre les mesures beaucoup plus fiables. Il suffit de paramétrer soi-même les appareils avec les valeurs réelles d’un test d’effort réalisé en laboratoire peu de temps auparavant.

Le métabolisme de base

Pour évaluer le métabolisme de base, on peut procéder de deux manières. Soit on part de la surface corporelle, elle-même dépendante du poids et du carré de la taille.

On applique alors des formules comme celle de Black:

Métabolisme de base pour les femmes =

[0,963 x Poids(kg)0,48x Taille(m)0,50x Age(an)-0,13] x (1000/4,1855) Métabolisme de base pour les hommes =

[1,083 x Poids(kg)0,48x Taille(m)0,50x Age(an)-0,13] x (1000/4,1855).

Soit on se contente de multiplier simplement la consom- mation d’oxygène au repos par l’équivalent énergétique (EE) qui vaut environ 5 calories/litre d’O2. Evidemment, cette valeur varie selon le substrat utilisé. Elle sera un peu plus élevée lorsqu’on consomme surtout des sucres et un peu plus basse si l’on tourne plutôt sur les graisses. En laboratoire, il est possible de corriger cette erreur en se basant sur le quotient respiratoire qui dépend précisé- ment du type de carburant. Une chose évidemment impossible avec un simple cardiofréquencemètre.

Sport et Vie HS 29

Retour aux sources

En un quart de siècle, les cardiofréquencemètres ont littéralement envahi le marché du sport et l’on cherche désormais à banaliser d’autres fonctions pour relancer l’intérêt pour ces appareils de mesure de l’effort et bien sûr maintenir les ventes à leur meilleur niveau. Des appareils comme le FA20 visent précisément ces consommateurs au profil plutôt urbain, pas spécialement sportifs, plutôt à la recherche d’une bonne méthode pour perdre quelques kilos excédentaires. Dans ce contexte, on comprend tout l’intérêt qu’offre l’estimation de la dépense énergétique journalière. Cette fonction existait sur les précédents appareils de cardiométrie mais elle impliquait de conserver sa ceinture thoracique tout au long de la journée. Le FA20 est beaucoup plus simple. Il ne comporte ni alti- mètre ni cardiofréquencemètre. Les résultats sont traduits en termes très simples avec la durée d’activité physique au cours de la journée écoulée et le temps passé dans chacune des deux zones d’intensité que comporte l’appareil: santé et forme. Certains s’étonneront d’une telle dichotomie. Rappelons alors qu’on cible ici une population qui n’a pas forcément envie de s’encombrer de savants calculs. Pour

Polar, il s’agit même d’une sorte de retour aux sources. Les premiers modèles de la marque possédaient comme unique fonction, l’affi- chage de la fréquence cardiaque. Ici aussi, le nombre de données fournies est également restreint. Mais tout le travail de calcul a été mâché en amont par les ingénieurs finlandais. Bien sûr, comme nous l’avons dit dans l’article, les mesures fournies sont sujettes à caution.

Mais cela importe peu pour le commun des sédentaires. L’objectif est de pouvoir situer “en gros” son niveau d’activité quotidienne et surtout de pouvoir comparer les journées entre elles afin de dresser une tendance hebdomadaire. Le risque? Certains utilisateurs pour- raient faire l’amalgame entre activité quotidienne et activité physique.

Pour peu que l’on délaisse escalators et les ascenseurs, il est relative- ment facile d’atteindre les 60 minutes quotidiennes d’activité recom- mandées par les programmes de santé. On pourrait alors se persuader que parce que l’on emprunte les escaliers pour sortir du métro, on fait partie de la population des athlètes, à l’abri des patholo- gies liées à l’oisiveté, et donc que d’éventuels écarts alimentaires demeureront sans conséquence. Grave erreur! L’appareil doit donc être utilisé pour ce qu’il est réellement: un outil d’évaluation qui oriente, sur le mode ludique, la personne désireuse de se bouger davantage. Il doit permettre en somme d’adopter les bons réflexes avant de passer aux choses plus sérieuses de l’entraînement. On trou- vera alors son bonheur dans une gamme Polar étirée aux extrêmes.

D’un côté, on propose au public des appareils de plus en plus sophisti- qués qui s’adressent aux sportifs de pointe et exigent presque une formation d’ingénieur pour en exploiter toutes les subtilités. De l’autre, on s’efforce de simplifier des outils grand public en intégrant même des appréciations familières sur le nombre de calories dépen- sées au cours de la journée. L’échelle va du “peut mieux faire” aux

“félicitations du jury”. Attention cependant à ne pas tricher! Une séance de marteau-piqueur risque d’afficher sur la montre des scores de skieurs de fond. Pour une utilisation plus rigoureuse, il faut alors activer les touches d’enregistrement manuel, lors d’un footing par exemple, qui donne en outre une estimation de la distance parcourue.

Il est même possible de télécharger les données via une interface, disponible en option. Cette dernière fonction parait antinomique compte-tenu de la population ciblée. Peut-être faut-il la voir comme une invitation à passer à la gamme supérieure une fois les bonnes habitudes intégrées, puisque cette interface est compatible avec les modèles plus perfectionnés de la marque.

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La dépense calorique à l’effort

Là encore, on recourt à un petit calcul qui consiste à multi- plier la consommation d’oxygène (estimée) par un équiva- lent énergétique de valeur plausible. Rappelons que celui- ci oscille entre 4,7 calories/litre d’O2 lors d’un effort modéré et 5,05 lors d’un effort très soutenu. Comme on le voit, c’est très spéculatif. On procède par extrapolations successives sur base d’un seul paramètre d’entrée (la fréquence cardiaque) dont l’évolution se fait, de plus, avec un temps de retard par rapport aux variations de l’inten- sité de l’exercice. Dans les disciplines qui comportent des changements de rythme brutaux, comme les sports collectifs, le résultat final affiché sur le cardiofréquence- mètre sera souvent très éloigné des valeurs réelles. La seconde méthode d’estimation de la dépense énergétique mise au point par les cerveaux scandinaves se caracté- rise-t-elle par de semblables raccourcis?

La puissance

Ceux qui ont eu la chance de retenir quelques notions de leur cours de physique de lycée ont dans un coin de la tête la relation fondamentale de la dynamique newto- nienne qui stipule qu’il est possible de connaître la somme des forces exercées à partir de la seule mesure

de l’accélération. Or la force est l’une des deux compo- santes de la puissance (avec la vitesse). Et la puissance permet de déterminer à son tour la quantité d’énergie dépensée. Tout cela pour dire qu’il est possible d’évaluer une dépense énergétique sur base d’une simple mesure d’accélération. Forts de ce raisonnement, les ingénieurs de la marque Polar ont intégré un accéléromètre bidi- mensionnel dans leur nouvelle montre (modèle FA20) qui relève avec précision les mouvements effectués par le poignet. A partir de là, ils se targuent de calculer l’énergie dépensée au cours de votre séance de course à pied par le biais d’un algorithme là encore breveté et, par voie de conséquence, inaccessible. L’idée est intéressante mais souffre tout de même quelques failles. Ainsi les mouve- ments du poignet ne dépendent pas uniquement des oscillations liées à la marche ou à la course. Ils résultent aussi de mouvements “parasites” des bras. Un simple brossage de dents vigoureux peut être interprété comme un jogging endiablé! Pour être plus précis, on aurait dû relever les oscillations du centre de gravité à la taille. Les concepteurs affirment néanmoins que la méthode a été validée expérimentalement (1). D’autres appareils de la gamme fonctionnent selon le même principe mais en plus sophistiqué. Ainsi le modèle AW200 utilise un accéléro- mètre tridimensionnel, épaulé par un altimètre. L’estima- tion de la dépense énergétique prend donc en compte les mouvements dans les trois plans et intègre le dénivelé dans le calcul, puisqu’on sait que l’énergie dépensée est la somme de l’énergie cinétique (liée au mouvement) et de l’énergie potentielle (liée à l’élévation du centre de gravité). Astucieux. Mais le résultat final reste assez approximatif. Est-ce gênant? Peut-être pas. Rappelons que le principal intérêt de cette fonction est d’ordre péda- gogique. Quand le sportif occasionnel réalise que la valeur calorique d’un pain au chocolat (+/- 300 calories) équivaut à la dépense d’une heure de sport, il sera tenté de succomber moins facilement à l’appel de la gourman- dise. L’autre intérêt réside dans l’estimation des apports énergétiques. La mode des épreuves d’ultra-endurance implique de bien évaluer les besoins au moment de préparer les ravitaillements. Ce genre d’outils peut aider.

Et une marge d’erreur de 10 ou même 20% entraîne fina- lement peu de préjudice.

Guillaume Sarre

(1) Brugniaux JV et coll.Polar Activity Watch 200: a new device to accurately assess energy expenditure.

Br J Sports Med.

2008 Apr 15.

La physique amusante

Après des heures passées à se creuser la tête sur les méthodes utili- sées par les ingénieurs pour évaluer les calories perdues en course à pied, nous ressentions le besoin d’une petite sortie d’oxygénation cérébrale. L’occasion était belle de tester les deux techniques présen- tées dans l’article: cardiofréquencemètre et accéléromètre. Me voilà donc parti pour une petite balade de 35 minutes effectuée sur le plat à une allure soutenue, certes, mais loin du maximum. Et si le cœur battait un peu plus vite que d‘habitude, l’intensité de l’effort n’était pas à blâmer. Plutôt la peur de se faire dépouiller. Avec une montre à chaque bras, j’en avais tout de même pour 800 euros de matériel!

Résultat du test? Pas franchement concluant. La mesure basée sur la fréquence cardiaque m’octroyait une dépense énergétique de 550 calories contre 380 seulement pour celle déduite par accélérométrie.

Cela représente une dépense énergétique horaire respectivement (sur)estimée à 940 calories dans le premier cas et à 650 dans le second, soit une puissance métabolique moyenne respectivement de 1000 et 750 watts! J’étais très flatté... mais pas du tout convaincu!

La technologie actuelle permet de

tout quantifier.

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