Acide lactique et fréquence cardiaque lors d`un effort à puissances

L'acide lactique et les fréquences cardiaques lors d'un effort à puissances variables.
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Acide lactique et fréquence cardiaque
lors d'un effort à puissances variables
Par Anthony Hébert-Trudeau et Jean-François Girard
Résumé : L'acide lactique et les fréquences cardiaques lors d'un effort à puissances variables.
Dans le sport, on s'intéresse à l'acide lactique et aux fréquences cardiaques car ce sont deux
réponses différentes du corps lors d'un effort physique. Grâce à quelques concepts de base
de la mécanique, il sera question de quantifier, qualifier et trouver qu'est-ce qu'il en est de ces
deux données méconnues.
Abstract: Lactic acid and heart rates at variable intensities in sports. Lactic acid and heart rate
have always been interesting in sports. People were trying to find out what is really occurring
with these vague concepts. It is with the help of basic mechanic that we will be able to
understand what is happening with those data.
Introduction
Il y a une panoplie de facteurs qui influencent les performances dans la pratique de
l’activité physique. Il y a par exemple la capacité cardio-vasculaire, la force
musculaire, l’endurance musculaire, le poids, l’âge et bien plus encore. Plusieurs
aspects restent néanmoins méconnus à ce jour, en effet, on ne sait pas de quelle
manière précisément le cœur réagit durant un effort physique, puis, il y a l’acide
lactique dont on connait à peine les effets sur la performance physique. On associe
souvent la production d’acide lactique dans des efforts anaérobiques à de très hautes
intensités et de courtes durées. Aussi, la croyance populaire est que les crampes
musculaires seraient causées par l’accumulation d’acide lactique dans les muscles. Il
était question ici de mettre au point une série de tests qui permettraient de trouver
ce qu’il en était de la production d’acide lactique ainsi que de la réponse du cœur
durant un effort physique. Avec ces objectifs, il est possible de dégager quelques
hypothèses.
1. Plus l’intensité de l’activité physique est élevée, plus la production d’acide
lactique sera marquée. Elle devrait croître de façon constante.
2. Plus l’intensité de l’activité physique est élevée, plus la fréquence cardiaque
sera élevée. Elle devrait aussi augmenter de façon linéaire.
3. Juste avant le point de rupture, la fréquence cardiaque devrait se stabiliser
alors que la production d’acide lactique devrait monter en flèche jusqu’à un
seuil limite.
4. Il est possible de quantifier la puissance développée lors d’un effort physique
avec les lois de la physique qui traitent du travail et de la gravité.
5. Lors d'un exercice à puissance constante, la production d'acide lactique et la
fréquence cardiaque ne devraient jamais varier de façon significative et ce,
peu importe quelle est la fréquence du nombre de répétitions dans le même
espace de temps.
Mots clés : acide lactique, biologie, entrainement, fréquence cardiaque, lactate.

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Théorie
Le corps humain a impérativement besoin d’énergie pour fonctionner, pour combler
ce besoin, il se nourrit. La principale source d’énergie dont se servent les muscles
pour fonctionner est le glucose. Une fois le sucre dans l’organisme, la glycolyse
commence (destruction du sucre). Un long procédé se déroule et le produit donné
s’appelle de l’adénosine-tri-phosphate (ATP). C’est ce produit qui permet aux
muscles de fonctionner. Dans le long procédé de la glycolyse, pour lui permettre de
continuer vers le cycle de Krebs, une exploitation plus rentable de l’énergie du
glucose, il faut de l’oxygène. Sans oxygène, la glycolyse prend fin avec la production
d'un nouveau composé, l’acide lactique. Lorsque l’organisme est en dette d’oxygène,
le système musculaire se retrouve confronté à une baisse de la disponibilité d’ATP.
L’acide lactique ne cause pas directement la fatigue musculaire, elle est plutôt un
indicateur de ce niveau de fatigue
1
. En effet, si un muscle produit ce déchet, c’est
que l’organisme est arrivé à une intensité où il ne peut plus fournir la quantité
optimale d’oxygène pour produire de l’ATP. Ce manque d’oxygène peut s’expliquer
par une baisse d’afflux de sang causé par les muscles qui, une fois contractés sous
l’effort, obstruent en partie les vaisseaux sanguins qui amènent l’oxygène aux
muscles
2
. Le cœur, qui joue un rôle direct dans la transmission des nutriments et de
l’oxygène dans tout le corps est l'autre facteur clé de ce manque d'efficacité. Si
l’intensité d’un effort augmente, le coeur doit battre plus souvent pour combler la
demande en oxygène et en nutriment qui est grandissante. Une personne normale
au repos a un rythme cardiaque d’environ 70 battements par minutes. Il est possible
d’estimer le rythme cardiaque maximal de n’importe qui avec la formule suivante :
220 –âge = Fréquence cardiaque maximale.
Afin de quantifier l’intensité d’un effort physique, il est possible d’utiliser les lois de la
physique qui traitent du travail et de la gravité. Avec ces relations, il sera question
de trouver la puissance développée grâce au travail et au temps de l’effort
physique :
Travail (joules) = Force X Déplacement = Masse (kg) X Gravité (N/m) X Hauteur
(m)
Travail (joules) / Temps (s) = Puissance (watt)
En ce qui concerne la concentration d’acide lactique dans le sang (mmol/L), un
appareil nommé Lactate Scout+
3
permettra de mesurer cette dernière. Le test se
déroule en 3 étapes :
1. Avec un tampon imbibé d’alcool, désinfectez la zone de prélèvement sur le
doigt.
2. Avec une lancette appropriée, piquez le bout du doigt de façon à faire sortir
un peu de sang.
3. Avec la bande de prélèvement, mettez un peu de sang dans l’embout et
attendez le résultat.
Matériel et méthode (voir annexe 1)
1
Marieb Anatomie et physiologie humaines, page 342
2
Marieb Anatomie et physiologie humaines, page 342
3
EKF Diagnostics, voir médiagraphie #3

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Résultats
Test de l'escalier
Ce test consiste à monter une marche de 31 centimètres à répétitions durant 3
minutes selon un rythme donné qui permet au testeur de développer une puissance
de 50, 100, puis 150 watts. À la fin de chaque pallier de puissance, il fallait prendre
la fréquence cardiaque du testeur ainsi que son taux de lactate sanguin avec le
Lactate Scout. Voici les résultats sous forme de graphiques, pour voir les tableaux
de chaque test, voir annexe 1.
Graphique 1 Graphique 2
Graphique 3 Graphique 4
Source : C. St-Félicien. 2013. Girard J-F. et Hébert-Trudeau A.
Grâce au test de l'escalier effectué sur deux personnes, l'hypothèse 1 s'est avérée
être en partie vraie, alors que l'hypothèse 2 est confirmée. Dans le cas de la
première hypothèse qui stipulait que plus l'intensité de l'activité était élevée, plus la
production d’acide lactique serait marquée, il a été démontré dans le graphique 1 et
le graphique 2 qu'une hausse de la production d'acide lactique s'effectue à mesure
que l'effort augmente. Néanmoins, la deuxième partie de l'hypothèse 1 stipulait que

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la production d'acide lactique allait croître de façon constante. Avec les graphiques
1 et 2, il est question d'une hausse exponentielle de la production de lactate. Pour
l'hypothèse 2 qui stipulait que la fréquence cardiaque allait croître de façon
constante à mesure que l'effort augmentait, elle se confirme par les données des
graphiques 3 et 4. Il est possible d'y voir une droite linéaire qui augmente
constamment selon l'intensité de l'effort développé durant ce test. Étant donné que
l'effort n'était pas assez élevé, il est impossible de vérifier l'hypothèse 3 car aucun
des sujets n'a atteint son point de rupture avec ce test. L'hypothèse 4 s'est révélée
être vraie car il a été possible de quantifier un effort avec les règles de la physique
mécanique qui traitent de la gravité, du travail et de la puissance. Puis, pour ce qui
est de l'hypothèse 5, elle ne peut pas être vérifiée avec ce test.
Critique
Les instruments utilisés étaient très précis (une montre cardiofréquencemètre et un
lecteur Lactate Scout). Là où les résultats ont pu être faussés est lors de la prise de
mesures, plus particulièrement dans le cas de la lecture du taux de lactate dans le
sang. Comme le prélèvement ne s'effectuait pas toujours exactement au même
moment après le test le taux de lactate a pu varier un peu. Si on attendait un peu
plus de temps après le test, la mesure du taux de lactate tendra à être moindre. De
plus, le test de l'escalier a été effectué sur seulement deux personnes, ce qui ne
constitue pas une banque de données très vaste. Cependant, l'allure des courbes
semble très similaire avec le peu de points présents sur les graphiques 1 à 4. Les
tests suivants visent à confirmer les résultats et vérifier le comportement de la
production d'acide lactique et les fréquences cardiaques à un effort maximal.
Test de Puissance Aérobique Maximale (P.A.M.)
Ce test se déroule sur un vélo en augmentant la puissance de 30 watts toutes les
trois minutes. Pour plus de détails concernant le protocole, voir annexe 2. Dans ce
test, on prend la fréquence cardiaque et le taux de lactate sanguin après chaque
palier tout en pédalant sur le vélo. Ce test comporte certains risques puisqu'il amène
les participants à leur limite physique. Voici les résultats sous forme de graphiques,
pour les tableaux de chaque test et le protocole détaillé, voir annexe 2.
Graphique 5
Source : C. St-Félicien. 2013. Girard J-F. et Hébert-Trudeau A.
Sujet A (bleu) : très en forme

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Graphique 6
Source : C. St-Félicien. 2013. Girard J-F. et Hébert-Trudeau A.
Graphique 7
Source : C. St-Félicien. 2013. Girard J-F. et Hébert-Trudeau A.
Graphique 8
Source : C. St-Félicien. 2013. Girard J-F. et Hébert-Trudeau A.
Sujet A (bleu) : très en forme
Sujet A (bleu) : très en forme
Sujet B (vert) : moyennement en forme
Sujet C (rouge) : très peu en forme
Sujet A (bleu) : très en forme
Sujet B (vert) : peu en forme
Sujet C (rouge) : très peu en forme
Sujet D (X gris) : très en forme