L`Entraînement des muscles respiratoires

Limites Respiratoires
de la Performance
Aérobie
M1 EOPS : U.E. Facteurs influençant la performance sportive
(P Mucci)
Composantes fonctionnelles de la
performance aérobie
Chez le sujet sain
1°) La Fct° cardiaque (Limite principale)
- Irrigation, apport de l’O2
- avec l’ENT (Volume Ejection Systolique+++)
2°) La Fct° musculaire
- Volume musculaire
- Capacité oxydative (mitoch, capillarisation, activité enzymatique,
extraction de l’O2, typologie…)
- avec l’ENT
3°) La Fct° respiratoire
- longtemps considérée non limitante mais remise en question
I
Aspects généraux de la
fonction respiratoire
La fonction respiratoire
Apport d’O2 et élimination de CO2
Métabolisme de l’organisme
- trajet de l’air dans les voies aériennes
- mouvements et mécanique respiratoire
Muscles respiratoires
Mouvement d’entrée et de sortie
mise en jeux des muscles respiratoires
Ventilation modérée :
- Inspiration: Diaphragme+++ et muscles intercostaux externes
- Expiration: relâchement musculaire + force de rétraction élastique pulmonaire
donc passive
Ventilation + intense ~ >50L.min-1 : recrutement des muscles respiratoires accessoires
- Inspiration: scalènes, Sterno-cléïdo-mastoïdien
- Expiration: intercostaux internes et abdominaux +dorsaux, lombaires…
.
Débit ventilatoire (VE)
.
La mobilisation des volumes va déterminer le débit ventilatoire total VE (L.min-1)
.
VE = VT x fr
au repos ~6-7 L.min-1 à l’exercice max 80-120 L.min-1 pour peu actifs
150-200 L.min-1 pour endurants
Au repos avec Vt ~0,5l et fr ~12-14 cycle.min-1
II
Ventilation et Exercice
Ventilation et intensité d’exercice
.
- VE ne varie pas linéairement
- Deux Seuils Ventilatoires coïncidant plus ou moins avec seuils lactiques
SV1
Acide lactiques
libération de H+
+ HCO3H2CO3 → H2O+CO2
.
VE avec
.
.
VE/VO2 = SV1
Acide lactiques
SV2
libération de H+
= Amplifications de la réponse ventilatoire à l’exercice
Hyperventilation après SV2
.
VE avec
= SV2
Mais aussi implication de K+, T°
T° et catécholamines
.
.
.
.
VE/VO2et VE/VCO2
Exercice et Régime ventilatoire
.
Représentation en fct°
fct° de VCO2
.
.
-VE et VA ~linéairement puis cassure du SV2
.
.
Régime Ventilatoire:
.
- VE grâce à de Vt et fr jusqu’à ~ SV2
- puis Vt augmente beaucoup moins et fr
Implication sur coût énergétique
Limitations mécaniques pulmonaires
L’
de ventilation pourrait être limitée à l’exercice par les propriétés
mécaniques du poumon:
- débits bronchiques et résistances des voies aériennes
- capacité de rétraction élastique du poumon (compliance pulmonaire…)
- volume pulmonaire
Réserve ventilatoire et entraînement
BR ou RV (%)= [(VE max théorique - VEmax mesurée) /
VE max théorique] x 100
VEmax mesurée = mesurée à VO2max
VEmax théorique :
Soit VEMS x 35
Soit Ventilation Maximale Volontaire sur 12s
Entraînement intensif
Entraînement modéré
sédentaire
Réserves
ventilatoires
en
théorie
jamais
épuisées sauf chez les sportifs d’endurance
D’après B.J.Whipp and R.Pardy modifié, 1986
En théorie, chez les sujets sains il n’y a pas de limitation mécanique de le respiration
sauf sportifs d’endurance
III
Coût Énergétique de la
Ventilation
Coût de la ventilation d’exercice
Travail des muscles respiratoires Insp mais
aussi Exp pour des ventilations intenses
L’hyperpnée d’exercice
Flux sanguin vers ces muscles pour leur
dépense énergétique
Travail cardiaque (15% à l’exercice intense)
.
VO2 respiratoire d’exercice
.
.
.
+ VE augmente et + le % de VO2Tot augmente: ~5% pour exercice modéré (VE ~75 L.min-1)
.
~10% pour exercice max (VE ~125 L.min-1)
~15% pour exercice max athlètes endurants
.
-1
(VE >150 L.min )
Le coût en O2, pour mobiliser 1L d’air par min, n’est pas constant. Il augmente avec la
ventilation
(
3-4 ml d’O2 consommé par litre de ventilation)
.
Composante respiratoire de VO2 (Totale)
VO2resp
VO2tot
VO2autre
Relation entre la consommation d’O2 totale et consommation
d’O2 liée aux mouvements respiratoires (D’après De Levison et
Cherniack, J Appl Physiol)
Coût énergétique respiratoire et performance :
compétition de l’apport en O2
.
.
VO2resp = 15% VO2max
nécessité d’avoir un apport en O2 conséquent aux m.
respiratoires
compétition de l’apport en O2 entre muscles
respiratoires vs locomoteurs
Compétition du flux sanguin à l’exercice très intense
vasoconstriction
(syst Nerv Symp) au niveau des m. locomoteurs (restriction du débit sanguin)
Restriction de l’apport en O2 aux muscles locomoteurs
Autre exemple de limitation du débit sanguin
Il se passe le même type de processus avec un W des muscles
respiratoire+++
Travail des muscles respiratoires peut-il altérer la performance motrice
après une restriction de l’apport en O2 aux muscles locomoteurs?
Réponse: OUI
Harms et al., 2000
.
.
Tlim à 90%VO2max chez sportifs avec VO2max > 60 ml.min-1.kg-1
•Resp normale
•Resp assistée (Wresp --)
•Resp contre résitance (Wresp++)
Résultats:
• Avec respiration assistée
.
VO2tot plus faible
de la dépense énergétique due à la Ventilation
Tlim est +++ qu’avec resp normale
• Inversement avec resp résistée car flux sanguin vers les jambes serait
fatigue musculaire ( de RPE)
et la
.
Ceci ne semble vrai que pour des exercices > 80%VO2max (>SV2)
Apparait quel que soit le niveau d’entrainement
V
Application de ces
données scientifiques
L’Entraînement des muscles respiratoires
Il est basé sur l’existence d’une limitation de la performance locomotrice par la
mise en activité importante des muscles respiratoires (compétition de flux sanguin,
voir détails sur diapos précédentes)
Un entraînement spécifique des muscles respiratoires (EMR) pourrait
améliorer l’efficience (capacité oxydative…) de ces muscles et par conséquent :
- réduire la compétition du flux sanguin entre les muscles respiratoires et les
muscles locomoteurs à l’exercice intense,
et ainsi favoriser l’apport et l’utilisation de l’O2 par les muscles locomoteurs afin
d’augmenter les performances des individus ainsi entraînés
Nouvelle technique dans l’entraînement sportif ?
Embout Buccal
Pince nez
Modification du
calibre de la valve
inspiratoire
=> modification
de la charge
inspiratoire
Exemple d’un appareil permettant de respirer contre résistances
inspiratoires et utilisé pour l’entraînement des muscles respiratoires
Etude chez des sujets sains:
VO2max = 55 ml.min-1.kg-1
25 séances d’EMR (contre résistance à l’inspiration)
30 min/jour et 5j/semaine
Résultats:
force des m respi, amélioration du temps sur 8 km de course
(+1,8%), même VO2max
Etude sur la vitesse critique
•
8 hommes (sport loisir) : 23 ± 2ans ; 73 ± 7 kg ; 179 ± 7 cm
•
6 semaines d’EMR : 5 séances/sem
10 minutes matin et soir
30s respiration contre résistance
30s respiration normale
•
Tests avant et après EMR:
– Epreuve incrémentale maximale en course à pieds (tapis roulant)
détermination de VMA et VO2max
.
– Détermination des Tlim à 90, 100, 110 %VMA pré-entraînement et de la
Vcrit (modèle linéaire)
Résultats
Pré
Entraînement
Post
Entraînement
Gain
14,2± 1,3
14,44± 1,3 ($)
46,12± 7,3
43,49± 4,3
Tlim 90% (s)
743,8± 252,3
917,3± 243,7 ($)
26,3% ±18 ($)
Tlim 100% (s)
384,3± 59,9
454,3± 103,2 ($)
17,4% ±14,1 ($)
Tlim 110% (s)
227,3± 24,2
247,3± 46,3
8,5%± 14,3
11,39±1,1
11,69± 1,1 ($)
2,7% ±3 ($)
-1
VMA (km.h
)
-1
VO2Max (ml.kg
.min-1)
-1
Vcrit (km.h
)
1,8% ±1,9 ($)
4,8%± 9,3
$ = significativement différent entre Pré et Post Entraînement
.
VMA
et VO2max ~
VE max n’augmentait pas
Tlim 110 ne varie pas
Tlim 100 et 90 de 17 et 26%
Meilleure efficience respiratoire
(entraînement spécifique)
Ventilation pas suffisamment impliquée
Nets effets de EMR
Amélioration globale de la performance aérobie (VMA, Tlim90 et 100, Vcrit)
• D’autres études ont aussi montré que des améliorations de la
performance aérobie sur des exercices sous-maximaux ou
maximaux étaient liées à une augmentation de la force et de
l’endurance des muscles respiratoires
• Une diminution de lactatémie pour une intensité d’exercice donnée
a été aussi décrite
Conclusion
Un
Entraînement spécifique des muscles respiratoires
va
améliorer la fonction de ces muscles en diminuant le coût
énergétique de la ventilation d’exercice et ainsi induire une
amélioration significative de la performance aérobie en favorisant
l’apport en O2 aux muscles locomoteurs