Enfants - Lille 2

Enfant et exercice aérobie :
Croissance et Entraînement
Plan
1. Caractéristiques des enfants
1.1 - Spécificité métabolique de l’enfant
1.2 - Réponses spécifiques de l’enfant à
l’exercice
Plan
2. Performance aérobies de l’enfant
2.1 - Consommation maximale d ’oxygène
2.2 - Coût énergétique de la course
2.3 - Vitesse maximale aérobie
2.4 - Endurance aérobie
Plan
3. Effets de l’entraînement
3.1 - Contrôle de l’intensité d’exercice
3.2 - Récupération
1. Caractéristiques des enfants
1.1 Spécificité métabolique
Substrats métaboliques
[Glycogène]
[ATP]
[CP]
Adulte >
Enfant
Enfant =
Adulte
Enfant =
Adulte
Activité enzymatique
Phosphofructokinase
(PFK)
Succinate
déshydrogénase
(SDH)
Adulte 50% >
Enfant
Enfant 40% >
Adulte
Conséquences
• Pas de limitations métaboliques à l’utilisation
des substrats immédiatement disponibles.
• A charge égale, la lactatémie est inférieure chez
l’enfant.
• Fonctionnement aérobie égal ou supérieur à
celui de l’adulte.
1. Caractéristiques des enfants
1.2 Réponses spécifiques à l’exercice
Cinétique de VO2 au début de
l ’exercice
Accumulation de lactate en
fonction de l ’âge
Réponses hémodynamiques centrale et périphérique à l’exercice.
Comparaisons entre enfant et adulte (d’après Bar-Or, 1983)
Fonctions
Réponse de l’enfant comparée à celle
de l’adulte
Fréquence cardiaque maximale
Plus élevée
Fréquence cardiaque sous maximale
Plus élevée
Volume d’éjection systolique maximal
Plus faible
Volume d’éjection systolique sous maximal
Plus faible
Débit cardiaque sous maximal
Un peu plus faible
Différence artério-veineuse en O2 maximale
Moins élevée (prépubères) à identique
Débit sanguin des muscles en activité
Plus élevé
Pressions systolique et diastolique sous
maximales
Plus faible
Pressions systolique et diastolique maximales
Plus faible
Intensités et durées d’exercice
spontané des enfants
Bailey et al. (1995), MSSE, 27(3), 1033-1041
Etude dans des conditions naturelles
15 enfants âgés de 6 à 10 ans
Observations entre 8h et 20h
95% de l ’activité
physique intense dure
moins de 15 s
Pas d’exercice d ’une
durée supérieure à 10 min
Durée moyenne des
"bouts"d’exercice: 20s
Bailey et al. (Med. Sci. Sport Exerc., 1995)
Hypothèse ?
Activité physique entraîne une augmentation de la
production de GH ==> effet sur anabolisme
Chez le rat, l’administration de GH de façon "pulsative"
stimule l’anabolisme d’une façon plus importante
qu’une injection continue
2. Performances aérobies chez
l’enfant
Facteurs déterminant la
performance aérobie
La consommation maximale d ’oxygène
Les différents « seuils » physiologiques
Seuil ventilatoire
Intensité pour une [La] donnée
Etat stable de concentration de lactate
Endurance aérobie
Coût énergétique de la course
Modèle de performance
PERFORMANCE EN COURSE DE DUREE
PLUS GRANDE ALLURE DE COURSE
POUVANT ETRE MAI NTENUE
Plus haut
.
état stable
de V O 2 maintenu
Pourcentage
de
.
VO2 max utilisé
Coût éner gétique
.
V O 2 max
M odèle de prédiction de la performance en course de durée
(adapté de M acCormack et coll., 1991).
2. Performances aérobies chez
l’enfant
2.1 Consommation maximale d’oxygène
Test maximal (aérobie) chez
l ’adulte
Consommation d’O2 maximale (plateau)
Fréquence cardiaque maximale
Concentration de lactate > 9-10 mmol.l-1
Quotient respiratoire supérieur à 1,1
Epuisement apparent
Test maximal (aérobie) chez
l ’enfant
Consommation d’O2 maximale (Pic)
Fréquence cardiaque maximale
Concentration de lactate > 6-7 mmol.l-1
Quotient respiratoire supérieur à 1
Epuisement apparent
Mesures énergétiques à l’exercice
Consommation maximale
d’oxygène
80
.
VO2 max (ml.kg-1.min-1)
60
N.Sp
G
N.Sp
F
40
11 ans
âge (ans)
20
5
10
15
20
.
Evolution de la VO2 max chez les garçons (G) et les filles (F) non
sportifs (N.Sp) (adapté de Falgairette, 1987).
VO 2 max (l.min - 1)
Relation VO2max versus masse
2,5
2,3
2,1
1,9
1,7
1,5
1,3
1,1
0,9
0,7
0,5
20
30
40
50
masse (kg)
60
70
VO2max: effet de la croissance

En l.min-1: de l’enfance à l’adolescence
– augmentation chez les garçons (de 1,2 à 2,7 l.min-1
entre 6 et 15 ans), maximale lors du de vitesse de
croissance en taille
– Stagnation chez les filles à partir de 13-14 ans (de 85 à
70% de la valeur des garçons, 2 l.min-1 à 14 ans)
Chez les garçons: +150% entre 8 et 16 ans
 Chez les filles: +80% entre 8 et 16 ans

(Armstrong et Welsman, 2000)
VO 2 max (ml.kg - 1.min - 1)
Relation VO2max versus masse
2
y = -0,4455x + 60,8172, r
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
20
30
40
50
masse (kg)
= 0,3024, p<0,001
60
70
VO2max: effet de la croissance




En ml.kg-1.min-1: de l’enfance à l’adolescence
– Plus élevée que chez les adultes sédentaires
– 48 à 50 ml.kg-1.min-1 chez les garçons
– 35 à 45 ml.kg-1.min-1 chez les filles
Corrélée à la masse corporelle ou à la taille (r>0,7)
VO2max est inversement proportionnel à la masse
corporelle
Ce modèle ne permet pas d’éliminer l’influence de la
masse
VO2max: effet de la croissance



Pour comparer les enfants entre eux, il faut définir la
relation entre masse corporelle et VO2max….et le
métabolisme n’est pas directement lié à la masse
corporelle.
Méthodes allométriques
Dénominateur propre en fonction des dimensions
corporelles: r = 0,67 en théorie (de 0,23 à 1,10, suivant
les études)
VO2 max proportionnel à la surface transversale du
muscle
Armstrong et al., 1995; Welsman et al., 1996
VO2max: effet de la croissance



Welsman et al. (1996): augmentation de VO2max chez
des enfants, adolescents et adultes en utilisant ces
méthodes
Chez les filles, VO2max se maintient pendant la
croissance et diminue à l’âge adulte
Armstrong et al., 1999: augmentation progressive
entre 11 et 13 ans, indépendante des dimensions
corporelles chez les garçons et les filles
2. Performances aérobies chez
l’enfant
2.2 Coût énergétique de la course
Coût énergétique et économie de course

Economie de course : c’est la consommation d’oxygène
requise pour réaliser un exercice à une intensité
donnée. Elle s’exprime en ml.kg-1.min-1

Coût énergétique de la course : c ’ est la quantité
d’oxygène requise pour parcourir une distance donnée.
Il s’exprime en millilitres d’oxygène par kilogramme
de masse corporelle et par mètre (ml.kg-1.m-1)
Coût énergétique et âge
,29
,28
CE (ml.kg-1.m-1)
,27
,26
,25
.
,24
,23
,22
,21
,2
4
6
8
10
12
14
16
18 âge (ans)
Evolution du coût énergétique de la course (CE) en fonction
de l'âge chez des garçons âgés de 6 à 18 ans . Adapté de
Krahenbuhl et al. (1989) et Daniels et al. (1973).
70
.
VO2 max (ml.kg-1.min-1)
60
: 8 ans
: 10 ans
: 12 ans
: 14 ans
: 16 ans
: 18 ans
50
40
30
vitesse (km.h-1)
9
.
11
13
15
VO2 max, à différents âges, en fonction de la vitesse maximale
de course au test navette (d'après Léger et coll., 1988).
Coût énergétique chez l’enfant
Mouvements parasites
Relâchement agonistes antagonistes
Rapport fréquence amplitude
Technique de course
Efficacité moindre des muscles
Autres ???
2. Performances aérobies chez
l’enfant
2.3 Vitesse Maximale Aérobie
Modèle de performance et VMA
2. Performances aérobies chez
l’enfant
2.4 Endurance aérobie
Seuil ventilatoire et âge
.
SV (% VO2 max)
: gar çons
: filles
75
70
65
60
55
50
âge (ans)
45
6
8
10
12
14
16
18
Evolution du Seuil Ventilatoire (SV) en fonction de l'âge
(adapté de Reybrouck et coll., 1985).
Evolution du Tlim avec l ’âge
: garçons
: filles
500
tlim (s)
400
.
300
200
100
âge (ans)
0
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17
%VMA = f(Tlim)
100
%VMA
95
90
85
80
enfants âgés de 12 à 15 ans
75
0
10
20
30
40
50
adultes
60
70
80
Tlim (min)
Pour cent age de vit esse maximale aér obie pouvant êtr e sout enu en
f onct ion de la dur ée de l' exer cice pour des enf ant s et des adul tes
( d' apr ès L éger , 1996)
Relation Tlim et Log%VMA
3. Effets de l’entraînement
Evolution de la VO2 max chez les gar çons (G) et les filles (F) sportifs
(Sp) et non sportifs (N.Sp) (adapté de Falgairette, 1987)
80
.
VO2 max (ml.kg-1.min-1)
Sp
: tapis roulant
60
N.Sp
Sp
N.Sp
40
11 ans
âge (ans)
20
5
10
15
20
G
G
F
F
Effets de l ’entraînement sur VMA
Limites de entraînement chez l’enfant
Programmes de « courte durée »
 Participation
 Échantillons de petite taille (risque d’erreurs
de type 2)

3. Effets de l’entraînement
3.1 Contrôle de l’intensité d’exercice
Contrôler les allures de course
Fréquence cardiaque
Vitesse maximale aérobie
Perception de l ’effort
Autres ???
Contrôle des allures de course
moyenne théorique = 206
14
Fréquence
12
n = 57
10
8
6
4
2
0
FC max (bpm)
185 190 195 200 205 210 215 220 225 230
% Fréquence cardiaque de réserve
modérée
50%
G
F
Vigoureuse
60%
G
F
Intense
75%
G
F
12-14
140
143
152
154
170
171
14-16
138
140
150
152
169
170
16-18
125
138
148
150
168
169
Stratton (1996) - Pediatric Exercise Science 8 : 215-233
Fréquence cardiaque et
exercice "court-court" (1)
93%FCmax
FC (bpm)
200
FC max = 188
175
150
125
100
75
2 * (15 fois 15 s) à 100 % de VM A
récupération 4 min
50
25
0
0
200
400
600
800
1000
1200
temps (s)
Evolution de la Fréquence Cardiaque lors d'un exercice dit
"court-court ".
Fréquence cardiaque et
exercice "court-court"(2)
225
FC (bpm)
FC max = 209
200
175
150
125
100
75
50
2 * (15 fois 15 s) à 110 % de VM A
récupération 4 min
25
0
0
200
400
600
800
temps (s)
1000
1200
Evolution de la Fréquence Cardiaque lors d'un exercice dit
"court-court ".
Fréquence cardiaque et
exercice continu
FC max = 210
200
85% FC max = 189 bpm
180
93%FCmax
120
140
90
60
120
20 min à 85% de VM A
30
100
0
400
800
temps (s)
1200
1600
0
%VM A
FC (bpm)
160
Fréquence cardiaque et
exercice "long-long"
FC (bpm)
200
FC max = 211
175
150
125
100
75
5 fois 2 min à 90 % de VM A
récupération 2 min
50
25
0
0
200
400
600
800
temps (s)
1000
1200
Paramètres à respecter pour la construction de
séances d’entraînement aérobie en milieu scolaire
Contrôle des allures de course:
Perception de l’effort
Comment trouvez vous cet effort
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
Effort maximal
Extrèmement dur
Très dur
Dur
Un peu dur
Léger
Très léger
I ndice de l'Effort Perçu
(adapté de Borg, 1962)
Tellement difficile
que je dois m'arrêter
Très Très difficile
Très difficile
Difficile
Devient difficile
Commence à devenir
difficile
Juste un peu difficile
Facile
Très facile
Très Très Facile
Indice de Sentiment Eprouvé
4
2
0
-2
-4
8
10
12
14
16
18
Indice de Perception de l’Effort
20
Relation entre indice de sentiment éprouvé et indice de perception
de l’effort à la fin d’un exercice de type Léger-Boucher
Indice de Sentiment Eprouvé
6
4
2
0
-2
-4
-6
8
10
12
14
16
18
20
Indice de Perception de l’Effort
Relation entre indice de sentiment éprouvé et indice de perception
de l’effort à la fin d’un exercice de Cooper (12-min)
Indice de Sentiment Eprouvé
4
2
0
-2
-4
8
10
12
14
16
18
Indice de Perception de l’Effort
20
Relation entre indice de sentiment éprouvé et indice de perception
de l’effort à la fin d’un exercice de type Long-Long (3*3 min à
90% de VMA)
Indice de Sentiment Eprouvé
6
4
2
0
-2
-4
-6
8
10
12
14
16
18
20
Indice de Perception de l’Effort
Relation entre indice de sentiment éprouvé et indice de perception de l’effort à
la fin d’un exercice de type court-court (3 séries de 10*10s à 120% de VMA)
3. Effets de l’entraînement
3.2 La récupération
Récupération et exercice lactique (1)
Récupération après un exercice maximum de 30 s
Sujets
• 8 enfants garçons âgés de 8-12 ans et 8 hommes âgés
de 18-23 ans
Protocole
• Effectuer 2 fois une épreuve maximale de 30 s sur
ergocycle avec un temps de récupération variable (1, 2
ou 10 min)
Variables mesurées
• Pic de puissance
• Fréquence cardiaque
• Travail total
• Ventilation
• Consommation d'oxygène
Hebestreit et al. (1993) JAP
Récupération et exercice lactique (2)
Récupération après un exercice maximum de 30 s
Demi-temps de récupération (en s) pour la fréquence
cardiaque, la ventilation et la consommation d'oxygène.
garçons
hommes
Fréquence cardiaque
64
132
Ventilation
61
100
Consommation d'oxygène
41
52
Hebestreit et al. (1993) JAP
Récupération et exercice lactique (3)
Récupération après un exercice maximum de 30 s
Variation des valeurs de pic de puissance et de travail total
(tests 1 et 2) en fonction du temps de récupération chez les
garçons (G) et les hommes (H).
1 min
2 min
10 min
G
H
G
H
Pic de puissance
93%
77%
104% 85%
100% 97%
Travail total
89%
71%
96%
103% 94%
77%
G
H
Hebestreit et al. (1993) JAP
Récupération et exercice lactique (1)
6 courses de 20 secondes les plus rapides
possible
1 minute de récupération entre chaque course
Mesure de la distance parcourue à chaque
course
12 enfants et 12 adultes
Dupont (1998)
Récupération et exercice lactique (1)
Test maximal
Test intermittent supramaximal
aérobie
[la]2’
[la]20’
[la]1
[la]2
[la]2’
[la]20’
(mmol.l-1)
(mmol.l-1)
(mmol.l-1)
(mmol.l-1)
(mmol.l-1)
(mmol.l-1)
Enfants M oy.
6,79
2,57
7,82
10,76
11,98
6,89
(n=12)
1,69
0,96
1,19
1,71
1,68
1,77
Adultes M oy.
8,83
3,51
9,21
12,85
17,18
10,86
(n=12)
1,63*
1,22*
2,73
3,92
3,57*
2,78*
ET
ET
Récupération et exercice lactique (2)
D2
D3
D4
D5
D6
(% D1)
(% D1)
(% D1)
(% D1)
(% D1)
Enfants Moy.
94,4
96,6
94,9
95,4
93,5
(n=12)
3,2
4,0
4,5
4,4
3,6
Adultes Moy.
90,9
89,5
87,0
83,9
85,2
(n=12)
4,55*
4,5*
4,8*
7,1*
3,3*
ET
ET
Evolution de la distance parcourue, en pourcentage de la distance
parcourue lors de la première répétition.
FIN