Tests de terrains
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Tests d’évaluation métabolique sur le terrain Aurélien Pichon I) Utilité des test de terrain Les différents tests de terrain permettent d’évaluer les caractéristiques des grandes voies du métabolisme énergétique du sujet: anaérobie alactique, anaérobie lactique et aérobie. Chacune des 3 voies métaboliques se caractérise par la puissance maximale, l’endurance et la capacité maximale. Les tests permettent de diagnostiquer, entre autre, la puissance maximale aérobie fonctionnelle (PMAF) et l’endurance aérobie (EA) rapport puissance/endurance du sportif. I) Utilité des test de terrain I) Utilité des test de terrain Evaluation d’un niveau de forme physique (VO2max, seuil lactique) afin de programmer, d’orienter et de contrôler l’entraînement. II) Spécificité des test de terrain Ils ne sont pas médicalisés ( tests de laboratoire), sans obligation d’une surveillance médicale (électrocardiogramme, syst de réanimation). Sujets participants sans risque pathologique cardio-respiratoire L’absence de mesure des gaz du sang et des paramètres ventilatoires supprime la détermination directe de la VO2max, du seuil anaérobie, mais donne une simple estimation. Ils se déroulent dans l’environnement habituel du sportif et avec des gestes biomécaniquement proches de ceux de la compétition. III) Quelques définitions La puissance maximale (Pmax): la quantité d’énergie maximale fournit par unité de temps au cours d’un exercice musculaire intense. Elle peut être aérobie ou anaérobie en fonction de la durée de l’exercice. L’endurance : la durée passée à un niveau de la puissance maximale, de la vitesse ou la force maximale exprimée en pourcentage (%) au cours d’une épreuve. La durée d’une activité maintenue a un pourcentage donné de la VO2max. La capacité maximale (Cmax) : la quantité totale d’énergie susceptible d’être fournie par les différentes voies métaboliques. Elle dépend des réserves totales de substrats utilisables dans l’organisme et de la disponibilité en O2. IV) Evaluation du métabolisme anaérobie alactique Le métabolisme anaérobie alactique correspond au processus de régénération de l’ATP, lors des exercices de moins de 10 à 15 s. Test bref pour éviter la production d’acide lactique. Plusieurs test permettent d’évaluer la puissance et la capacité maximale alactique. IV) Evaluation du métabolisme anaérobie alactique 1° Le test ‚force-vitesse‛ Sur bicyclette ergométrique [Pirnay et Crielaard, 1979; Péres et al, 1981]. Une force de friction (F) est appliquée sur la roue qui tourne à une vitesse (V) déterminant une relation linéaire entre la force de pédalage (F) et la vitesse correspondante (V) F1 F2 F3 F4 V2 V1 V4 V3 IV) Evaluation du métabolisme anaérobie alactique 1° Le test ‚force-vitesse‛ V0 est l’intercepte de la droite sur l’axe des vitesses (vitesse de pédalage maximale pour une force nulle) F0 est l’intercepte de la droite sur l’axe des forces (force de friction maximale pour une vitesse nulle) IV) Evaluation du métabolisme anaérobie alactique 1° Le test ‚force-vitesse‛ La Pmax est le produit de la force et de la vitesse maximales (F0 et V0). Pmax = (0.5 x V0) x (0.5 x F0) = 0.25 (V0 x F0) La Cmax est le produit de la Pmax et du temps ou de la force maximale (F0) et de la distance (d). Cmax = F0 x d (nbr de tour de pédale x distance faite par tour) IV) Evaluation du métabolisme anaérobie alactique 2° Le test de détente verticale [Sargent, 1924] Saut vertical, sans élan avec une légère flexion préalable des genoux ‚contre mouvement‛ qui étire et met en tension les extenseurs de la cuisse, le mouvement des bras étant autorisé (plusieurs variantes). Détente verticale maximale (h) = hauteur de la tête après le saut – taille du sujet avant saut. IV) Evaluation du métabolisme anaérobie alactique 2° Le test de détente verticale [Sargent, 1924] IV) Evaluation du métabolisme anaérobie alactique 2° Le test de détente verticale [Sargent, 1924]. La détente (h) génère une puissance dépendante du poids du sujet et de la gravité (g), accélération verticale = 9.81 m/s2 Pmax = (g/2) x poids x h = 2.21 x 70 x 0.7 = 129.3 kgm/s avec 1 kgm = 9.81 joules, Pmax = 1268.7 joules/s = 1268.7 watts. Cette Pmax est corrélé mais non représentative de Pmax au test force-vitesse !!! (Vandewalle et al 1987) IV) Evaluation du métabolisme anaérobie alactique 2° Le test de détente verticale [Sargent, 1924]. Pmax représentative de celle du test force-vitesse. Très sensible à l’apprentissage. IV) Evaluation du métabolisme anaérobie alactique 3° Le test des escaliers de Margaria [Margaria, 1966] Ce test prend mieux en compte le vitesse de déplacement du sujet. Course d’élan (2 m sur le plat), puis monter 2 à 2, le plus vite possible, 12 marches d’escalier ordinaire. La mesure du temps peut se faire par chronomètre ou en plaçant des cellules photoélectriques à la 8éme et 12éme marche. IV) Evaluation du métabolisme anaérobie alactique 3° Le test des escaliers de Margaria [Margaria, 1966] Pmax = g x poids x h = 9.81 (m/s2) x poids (70 kg) x h (0.7 m) = 985W Temps 0.45 (s) Le test de Margaria est peu utilisé car il ne reflète pas Pmax. Pour une valeur plus précise il faut lester les sujets pour des conditions optimales de force et de vitesse. IV) Evaluation du métabolisme anaérobie alactique 4° Autres tests - autres tests de sauts : • multi-bonds • saut en longueur départ arrêté… - Tests de vitesse - Tests de lancer de balles ou d’objets IV) Evaluation du métabolisme anaérobie alactique 4° Autres tests - Tractions, pompes, abdominaux… - Tests 1RM en salle de musculation V) Evaluation du métabolisme anaérobie lactique Le métabolisme anaérobie lactique correspond au processus de régénération de l’ATP, lors des exercices de 15sec à 1 min. Test intense pour stimuler la production de lactate. Il n ’existe pas de test de terrain ‚classique‛ et le test le plus utilisé, le ‚test de Wingate‛, s’effectue en laboratoire. V) Evaluation du métabolisme anaérobie lactique 1° Le test ‚Wingate‛ Il consiste à pédaler le plus vite possible, vitesse maximale, pendant 30 s contre une force égale à la moitié de F0, déterminée par le test force-vitesse, afin de mesurer la quantité d’énergie produite par le métabolisme anaérobie lactique, glycolyse. V) Evaluation du métabolisme anaérobie lactique 1° Le test ‚Wingate‛ V) Evaluation du métabolisme anaérobie lactique 1° Le test ‚Wingate‛ La puissance maximale Pmax s’obtient par la formule du test force-vitesse Pmax = (0.5 x V0) x (0.5 x F0/2) = 0.125 (V0 x F0) Cmax = F0 x d (nbr de tour de pédale x distance faite par tour) V) Evaluation du métabolisme anaérobie lactique 1° Le test ‚Wingate‛ La capacité anaérobie lactique est difficile à distinguer de celle du métabolisme anaérobie alactique en raison de l’intervention quasi immédiate de la glycolyse dès les premières secondes de l’exercice. La capacité alactique prend en compte la Pmax observée dans les 5-6 premières secondes des 30 s et la capacité lactique prend en compte la puissance moyenne sur les 30 s. V) Evaluation du métabolisme anaérobie lactique 1° Le test ‚Wingate‛ Trois indices peuvent donc être retenus pour ce test : Puissance pic (5-6 première secondes) Puissance moyenne / 30 secondes = puissance métabolisme anaérobie lactique + alactique. Endurance anaérobie lactique : faculté de soutenir un fort pourcentage de la Puisance pic (Ppic/Pfin test) Test de Wingate : Endurance anaérobie lactique Puissance pic (alactique et lactique) Endurance anaérobie (lactique) V) Evaluation du métabolisme anaérobie lactique 2° Le déficit maximal d’O2 accumulé (DMOA) Le DMOA mesure la capacité anaérobie [Medbo et al, 1988] au cours d’une course à 120 % de la vitesse associée à la VO2max (vVO2max). La différence entre la consommation d’O2 réelle et celle qu ’ il faudrait consommer pour couvrir les besoins énergétiques (120 % de vVO2max) provoque un déficit d’O2, additionné sur l’ensemble de l’épreuve. V) Evaluation du métabolisme anaérobie lactique 2° Le déficit maximal d’O2 accumulé (DMOA) Si VO2max = 70 ml/min/kg Une course de 2 min à 120 % de vVO2max = 84 ml/min/kg. Toutes les 15 s, consommation effective de 84/4 (21ml/kg) pour une consommation maximale de 70/4 (17,5 ml/kg), soit un déficit d’O2 qui s’additionne. V) Evaluation du métabolisme anaérobie lactique 3° DMOA, Wingate et tests de course (Scott et al. 1991) Comparaison des résultats obtenus avec DMOA, Wingate et course à pied pour différentes spécialités (sprint, fond, sédentaires). V) Evaluation du métabolisme anaérobie lactique 3° DMOA, Wingate et tests de course (Scott et al. 1991) • Corrélations importantes entre les différents paramètres. • Différence entre les populations identiques pour les 3 types de tests. • DMOA et Wingate sont sensible à l’entraînement (Weber et al. 2002; Chromiak et al. 2004) VI) Evaluation du métabolisme aérobie Le métabolisme aérobie correspond au processus de régénération de l’ATP à partir de la dégradation complète des glucides (cycle de Krebs), des lipides (b oxydation) et parfois des AA pour les performances de longue durée, > 3 heures. De nombreux test permettent d’estimer la puissance (PVO2Max) ou la vitesse (V-VO2Max) obtenue à la VO2max. L’endurance aérobie correspond au temps de maintient de P- VO2Max ou de V-VO2Max ou de tout autre vitesse de course. La mesure par les tests de terrain de la P-VO2Max ou de VVO2Max permet d’estimer la VO2max. Celle-ci peut être évaluée en laboratoire. VI) Évaluation du métabolisme aérobie 80 60 50 40 30 20 V-VO2MAX 10 Vitesse (Km/h) 0 0 20 20 20 19 18 16 16 16 14 12 12 10 10 9 8 0 0 V O2 (ml/min/kg) 70 VO2MAX VI) Evaluation du métabolisme aérobie 1° Le test de Cooper [Cooper, 1968] C’est l’un des plus connus. Il s’agit de parcourir la plus grande distance possible en 12 min. Le sujet est libre de sa vitesse. Par cette épreuve maximale, la VO2max est obtenue par la formule : VO2max = 22,351 x d - 11,288 ml/min/kg d : distance parcourue VI) Evaluation du métabolisme aérobie 1° Le test de Cooper [Cooper, 1968] Restriction. Le sujet doit être entraîné préalablement à la course. La prédiction de la VO2max est médiocre pour les non entraînés (Pb de gestion de course, d ’échauffement, …). Ce test peut évaluer également l’endurance du sujet, sa capacité à soutenir un haut niveau de VO2max, le plus rapidement (+ test des 2400 m). La V-VO2Max ne peut être évaluée directement. VI) Evaluation du métabolisme aérobie 2° Les tests de terrain d’intensité progressive a) Test-navette de 20 m de Léger [Léger, 1982] Il est accessible à tous, entraînés ou non et permet d’évaluer un grand nombre de sujet en même temps. Le sujet fait des allers-retours sur 20 m. La vitesse est déterminée par des bip sonores pré-enregistrés dont l’intervalle de temps diminue tous les 2 min. A chaque bip, le sujet doit avoir un pied sur une ligne. VI) Evaluation du métabolisme aérobie 2° Les tests de terrain d’intensité progressive a) Test-navette de 20 m de Léger [Léger, 1982] Adaptés aux sports collectifs de part ses inconvénients - un blocage mécanique lors du changement de direction - une cassure de la vitesse, rupture de l’état stable de VO2 - une mise en jeu du métabolisme anaérobie à chaque relance - une lassitude des allers-retours D’autres versions sont disponibles avec ou sans récupération : - yo yo test avec récupération… VI) Evaluation du métabolisme aérobie 2° Les tests de terrain d’intensité progressive a) Test-navette de 20 m de Léger [Léger, 1982] Bonne corrélation pour VO2max avec tests labo, pas V- VO2max VO2max = 5.86 V-atteinte – 19.46 Pour des enfants de moins de 18 ans : VO2max = 31.025 + 3.238 x VMA – 3.248 x age + 0.156 x age x VMA VI) Evaluation du métabolisme aérobie b) Epreuve de Léger-Boucher [Léger et Boucher, 1980] Cette variante du test navette se fait sur une piste de 400 m avec des plots tous les 50 m (ou 200m/25m). Lorsque le sujet est en retard sur le plot, le test est fini. Ce test favorise un état stable et progressif de VO2 pour les coureurs de demi-fond (1500 m) et de fond (3000 m) (r = 0,96) VI) Evaluation du métabolisme aérobie b) Epreuve de Léger-Boucher [Léger et Boucher, 1980] Le test est terminé lorsque le sujet est en retard sur le bip. Le numéro du dernier palier atteint correspond à sa V-VO2Max. Cependant, celle-ci peut être surestimée, décrochage au dernier palier et VO2max au palier précédent. Contrôle de V-VO2Max par l’épreuve de temps limite. La VO2max = 14,49 + 2,143 v + 0,0324 v2 ml/min/kg. Pour des enfants (1986) : VO2max = 22.859 x VMA – 0.8664 x age + 0.0667 x age x VMA VI) Evaluation du métabolisme aérobie b) Epreuve de Vam-Eval (Cazorla-Léger, 1992) Mis au point par Cazorla et Léger Protocole identique au test Léger-Boucher mais plots séparés de 20 m seulement Piste de 400 m, vitesse augmentée de 0,5 km/h toutes les min VO2Max = 3.5 x V (km/h) (3,5 :coût énergétique standard ou moyen en ml d’O2 consommé par min et kg de poids) VI) Evaluation du métabolisme aérobie c) Epreuve de Brue [Brue, 1980] Test de Léger-Boucher aménagé pour réguler la vitesse de course par un lièvre, cycliste qui règle la vitesse et l’augmente ttes les 30 s. Pour des coureurs de fond (0,91) et demi-fond (0,96) ayant des V-VO2Max de 20-25 km/h. VO2max = 1,353 + 3,163 v + 0,0122586 v2 ml/min/kg [Léger et Mercier, 1980, 1983 et 1986] VI) Evaluation du métabolisme aérobie d) Équation de Margaria Estimer VO2max pour une d > 1000 m (Métab. Aérobie) et d parcourue à la vitesse la plus élevée Équation 1 : Si métabolisme anaérobie peu sollicité d > 5000 m ; t > 10 min. VO2max = (d + 30*t) / (5*t) où VO2max est exprimé en ml/min/kg et d en mètres et t en minutes. Équation 2 : t < 10 min. VO2max = (d + 30*t) / (5*t + 5) VI) Evaluation du métabolisme aérobie e) Épreuve de temps-limite C’est une épreuve de maintient de la V-VO2Max le plus longtemps possible donnant un critère de l’endurance aérobie : - Référence pour la durée d’entraînement à VO2max - La distance et le temps serviront de base pour le fractionné. VI) Evaluation du métabolisme aérobie Incertitudes dues à : • Coût énergétique individuel de l’exercice • Participation + ou – importante du métabolisme aérobie • Incertitude concernant FC max • Motivation des sujets VI) Evaluation du métabolisme aérobie Récapitulatif de l’accessibilité VI) Evaluation du métabolisme aérobie Classement des tests VII) Autres évaluations possibles 1. Souplesse 2. Données anthropométriques • Poids • IMC • % masse grasse… VII) Autres évaluations possibles 3. Agilité • Test d’agilité de l’Illinois • Test ‘T’ • Test Compass… VII) Autres évaluations possibles 4. Equilibre • Statique (sur un pied) • Dynamique (poutre)… plate forme de force… 5. Coordination • Test de la croix (30 sec) 6. Temps de réaction… VIII) Evaluation de la puissance maximale d’état stable de la lactatémie (MLSS) Protocole rectangulaire à 2 palier de vitesse (au moins) pendant 20 min. Nécessite la mesure de la lactatémie : possibilité d ’un appareil portatif (Lactate Pro). IX) Concept de vitesse critique (Vc) Pente de la droite entre l’évolution du temps de course et la distance limite. IX) Concept de vitesse critique (Vc) Pente de la droite = 4.74 m.s-1 = 17 Km.h-1 Ordonné à l’origine = réserves d ’oxygène + métabolisme anaérobie = 306 m X) MLSS et Vc Vitesse critique supérieure de 8% à la v-MLSS. v-MLSS intéressante pour les épreuve de fond relativement longue > 5000 m. Vc intéressante pour des épreuves de plus courte durée. Conclusion Pas de diagnostique médical, mais évaluation des métabolismes énergétiques Détermination des possibilités énergétiques ou autre du moment pour une base référentielle, un contrôle de forme, un programme d’entraînement Plusieurs tests sont possibles, plus ou moins adaptés au sujet en fonction du sport pratiqué, du niveau sportif et du métabolisme énergétique a explorer.
