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