Qualités et capacités physiques pour un rameur sur la distance de course de 2000 m : vers un travail intermittent et en fractionné

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1 L2 STAPS parcours Entrainement sportif UFR STAPS Université d Orléans 1 AVIRON (1 ère partie) Qualités et capacités physiques pour un rameur sur la distance de course de 2000 m : vers un travail intermittent et en fractionné A- Données physiologiques aidant à mettre en place (et à comprendre) un plan d entrainement physique pour un rameur sur la distance de référence de 2000 m de course en ligne 1- Caractéristiques de l effort du rameur du point de vue physiologique «L effort est continu et globalement homogène tout au long de la course. Il se situe dans le domaine aérobie proche du VO 2 max 1 (91 % à 95 % de la VMA 2 mesurée en laboratoire). Globalement, 70 à 75% de l énergie est produite par le métabolisme aérobie, 15% par le métabolisme anaérobie alactique et 15 % par le métabolisme lactique» (BOUCHETAL PELLEGRI (2001) inspiré de l approche MUND dans les années 90 avec les équipes de France d aviron) 3. Premier constat : ces données sont issues d expériences en laboratoire et non dans un bateau où l on sait que le rameur peut faire un parcours de prêt de 2 minutes de plus que sur un ergomètre pour m de course 4 ; Second constat : il paraît peu probable que le métabolisme anaérobie alactique soit autant sollicité, ou du moins à la même hauteur que celui lactique. Tout d abord pour des problèmes de temps de synthétisation de l ATP, et parce que c est une voie qui compte tenu de la réaction de LOHMAN (phosphocréatine acidose diminution de la production d énergie) amène à terme à une incapacité fonctionnelle (HERMANSSEN, 1977) = «arrêt de l exercice physique» (soit : 15 % de m = 300 m, donc plus de 30 secondes de course = distance supérieure à l exercice du départ ou/ de "l enlevage" (accélération de fin de parcours) [Cf. infra. Durée maximale de la capacité anaérobie alactique (CAA)] Aussi, s il est évident que la réaction de LOHMAN (anaérobie alactique), la voie d EMBDEN-MEYERHOF (anaérobie lactique) et le cycle de KREBS (aérobie) vont dans cet ordre prendre le relai pour synthétiser l ATP, l intensité et la gestion de l effort par le rameur sur m sera favoriser physiologiquement par : à la fois sa capacité aérobie (CA) conjuguées à sa puissance maximale aérobie (PMA) -alors peu modifiable par l entrainement (de 15 à 20 %) pour la PMA -et sa capacité à mobiliser son système enzymatique de la glycolyse (plus grande tolérance à l acidose). Il va ainsi de soi que sur cette dernière capacité physiologique, il lui faut travailler sa capacité à abaisser la production de lactate et à augmenter le taux de glycogène (capacité anaérobie lactique (CAL)), tout en travaillant sa puissance anaérobie lactique (PAL) pour améliorer la réaction de la glycolyse. 1 La VO 2 max correspond à la consommation maximale (débit en ml/mn/kg : millilitre d oxygène par minute et par kilogramme) en oxygène utilisée par les muscles d un athlète en 1 minute pour produire de l énergie. 2 La VMA ou Vitesse Maximale Aérobie est une vitesse de course pouvant, en moyenne, être soutenue pendant 6 à 8. 3 «La voie métabolique aérobie fournit 80 à 85 % de l énergie totale dépensée en compétition» (Cf. note infra. MACIEJEWSKI, revue des entraineurs n 45).

2 L2 STAPS parcours Entrainement sportif UFR STAPS Université d Orléans 2 Donc, un effort de plus de 5 minutes 4 utilisera deux principales sources énergétiques : glucose et acides gras d importance variable avec l intensité et surtout la durée de l exercice qui seront tous deux oxydées dans notre cas qu en présence d oxygène (efforts > à 3 minutes). Cette filière est lente à se mettre en route (d où l intérêt d un échauffement long et progressif (Cf. mon précédent papier dans la revue des entraineurs portant sur l échauffement du rameur (Cf. Dans cette filière le maximum d énergie est fourni à partir de 1 à 1 minute 30 pour un athlète TRES entrainé (Cf. illustrations infra.), et jusqu à 4 minutes pour un sédentaire. Il faut enfin retenir que le rendement de cette filière est d environ 25 % et que sa puissance dépend de la consommation maximale d oxygène. Nous retiendrons alors que le rameur sollicite la voie métabolique anaérobie alactique lors du départ et pour ses changements de rythme. L inertie de cette voie métabolique est très faible. Directement mobilisable, elle ne peut cependant durée plus de 5 à 8 secondes en puissance maximale et jusqu à 30 secondes en capacité (CAA). Pour un effort supérieur à 3 minutes, le rameur peut solliciter la voie métabolique anaérobie lactique (glycolyse). Mais, le glycogène ne permet (anaérobie lactique) qu un effort compris entre 30 secondes et 3 minutes selon le niveau d entrainement. On peut par conséquent résolument se dire que cette filière va être fortement sollicitée lors des 250 à 500 derniers mètres du m ("l enlevage") ; donc en fin de course alors que le rameur était au train (filière aérobie) durant prêt des ¾ de son parcours. On retrouve ici les 70 à 75 % de l énergie fournie par la filière aérobie retenue par les travaux en laboratoire (Cf. supra.). Pour résumer : Pour un effort se situant au-delà des 3 minutes, le rameur devra compter essentiellement sur ses «qualités» aérobie, anaérobie alactique pour son départ et ses relances (2 à 3 séries 10 à 15 coups de rame) et anaérobie lactique pour la fin de son parcours : l enlevage. Aussi, empiriquement, selon le niveau de pratique, on pourrait s orienter sur un travail retenant ces proportions en aérobie : ~ 70 %, anaérobie lactique : de 12,5 à 25 % (entre 250 et 500 m) et anaérobie alactique : de 5 à 10 % (jusqu à 200 m). Mais là est un autre problème, celui de la programmation. Et ce n est pas le propos de cette 1 ère intervention de ce semestre. Reste maintenant, avant d envisager l intérêt du travail intermittent et en fractionné pour un rameur, à éclaircir ce qui est pour chacune de ces 3 filières la voie Puissance et Capacité 2- Caractéristiques de ces différentes voies métaboliques et types d efforts permis Selon WEINECK (1986), on sait que la Puissance 5 en général (aptitude à fournir le maximum d énergie par unité de temps pour une filière donnée) est peu améliorable par l entrainement (entre 15 et 20 %), au contraire de la capacité maximale d absorption de l oxygène (métabolisme aérobie) qui peut s accroitre de 45 % par l entrainement (GAISL, 1979). 4 «Les compétitions d aviron se déroulent sur la distance de m et durent entre 5 20 et 8 selon le type d embarcation» (ibd.) au niveau national et international en fonction des conditions climatiques : vents, vagues et températures. 5 Dans tous les cas, l entrainement dans la voie métabolique aérobie provoque une augmentation de la VO 2 max (10 à 15 %) d un degré variable en fonction de la condition physique initiale (CERRRETELLI, 1988).

3 L2 STAPS parcours Entrainement sportif UFR STAPS Université d Orléans 3 La Capacité d une filière énergétique (production de l énergie le plus longtemps possible ou la somme totale d énergie qu une filière est capable de fournir) dépend essentiellement des réserves ou contenance du processus métabolique. Cette contenance (capacité), comme son débit (puissance), est corrélatif au niveau d entrainement, mais dans une moindre mesure pour le débit (Cf. schématisation suivante) Caractéristiques des 3 voies métaboliques Anaérobie Alactique Anaérobie Lactique Aérobie ATP Contraction 0 ~ 8 à ~ 30 à 45 3 Puissance Capacité 1, 2 & 3 Métabolisme Inertie Passage de la glycolyse anaérobie en glycolyse aérobie Adapté de la revue de la littérature : SCHOENY Sur ce précédent schéma, on peut comparer les réservoirs d énergie de contenance différente : très grande capacité pour le processus aérobie, moyenne pour le processus anaérobie lactique et petite pour le processus anaérobie alactique. Ils fournissent de l énergie au muscle en resynthétisant de l ATP avec des débits, «diamètre des tuyaux quittant les réservoirs» et des durées de mise en route «longueur des tuyaux» qui différent. Le diamètre des tuyaux correspond à la Puissance de ces processus, la taille du réservoir est leur Capacité (ou réserves) à fournir de l énergie. On notera l inertie de chacun de ces 3 processus : 1. immédiat pour le métabolisme anaérobie alactique et jusqu à 30 secondes (sachant qu au-delà de 8 secondes la réserve d ATP est épuisée (Cf. graphiques infra.)),

4 L2 STAPS parcours Entrainement sportif UFR STAPS Université d Orléans 4 2. puis le métabolisme anaérobie lactique prend le relai (en sachant qu à la minute la glycolyse anaérobie a atteint son maximum (ibd.)) 3. et, enfin avec plus d inertie, le métabolisme aérobie vient suppléer les processus anaérobies (sachant qu entre 1 et 3 minutes, on se situe dans la zone d inconfort causée par l épuisement des réserves en phosphagène, une forte concentration intracellulaire d acide lactique, entrainant une baisse de la activité enzymatique gênant la resynthèse de l ATP, et générant ainsi une moins bonne liaison actine myosine ; en attendant la mise en route dans la mitochondrie de la glycolyse aérobie (avec l oxygène) (Cf. figures supra. & infra.). On notera également, que la «roue» ou "turn over" de l ATP (position centrale de l ATP dans le métabolisme cellulaire) convoque des phénomènes anaérobies alactique et lactique se déroulant dans les liquides intracellulaires et un autre, aérobie, qui se déroule dans la mitochondrie. Ce point est intéressant car il montre que l on peut en respectant à la fois les paramètres intra et inter processus métaboliques réaliser sur une séance 2 types de travail : un travail anaérobie et un travail aérobie Mais là encore, cela nous renvoie à des principes d entrainement que nous ne traitons pas précisément lors de cette 1 ère intervention Caractéristiques des diverses sources d énergie de la contraction musculaire ~ 120 Adapté de CRAPELET, 1985 Ressources en ligne de la faculté de médecine Pierre et Marie CURIE, Métabolismes anaérobies et aérobie, 2008.

5 L2 STAPS parcours Entrainement sportif UFR STAPS Université d Orléans 5 Ces graphiques nous montrent qu au delà des 6 secondes d effort très intense - = "le départ" -le rameur risque de s épuiser prématurément. Jusqu à 40 secondes d effort intense et supérieur à la VO 2 max, le métabolisme anaérobie lactique prédomine. On est alors dans la phase de transition pour passer au «travail au train» qui reste supérieur à la VO 2 max (forte concentration cellulaire = saturation enzymatique). Ce n est qu à la minute 30 secondes que le processus aérobie devient prioritaire dans l exercice physique d un m avec déjà musculairement un organisme qui souffre d un abaissement du ph (diminution du rendement énergétique, bien que les réserves glucidiques soient encore importantes). Il faut donc au rameur être capable de solliciter la PMA au bout de 150 m (soit 1 départ avec 10 à 15 coups de rame). On notera que l entrainement en CAL et en PMA va lui permettre cette transition, mais également de passer avec plus de facilité ce cap jusqu à la mi-course (zone d inconfort citée précédemment) dont le résultat chronométrique se «lit» par rapport au temps du 3 ème 500 m notamment (Cf. figure ci-dessous). Les temps de relance (séries de coups de rame) et l enlevage ne faisant alors qu accentuer la saturation lactique et abaisser les réserves en phosphagène. On remarquera ainsi que plus on prolonge la série de coup de rame après le départ plus on risque sur les accélérations et l enlevage de saturer rapidement. Là encore, la voie métabolique anaérobie lactique est sollicitée dans ses réserves (Capacités, Cf. tableaux infra.). A retenir : «effet» de la gestion du 2 ème 500 m (temps de référence / au 2 nd 500) Départ Arrivée Enlevage 150 m 500 m 250 m 6 30 à 40 < 2 < 1 6 PAA CAL PMA avec des séries sollicitant CAL CAL Réalisation : SCHOENY Afin de pouvoir aborder de l intérêt du travail intermittent et en fractionné, étudions les caractéristiques d un exercice physique permettant de solliciter de manière spécifique l organisme dans ces 3 filières énergétiques qui, pour chacune, nécessite un travail en Puissance et en Capacité B- Caractéristiques d un exercice physique permettant de solliciter de manière spécifique l organisme Nous ne rentrerons pas dans les détails, mais les paramètres que l on peut retenir pour caractériser une activité physique ainsi que les différents types d efforts durant un entrainement sont pour des raisons évidentes d accessibilité des données : L intensité de l effort (Fréquence cardiaque (FC), vitesse maximale (V max), vitesse maximale aérobie (VMA) et watts (W)) ; La durée de cet effort ; La durée de la récupération ; La forme du repos ; Le nombre de répétition. 6 Sur la base d un temps sur m < 8.

6 L2 STAPS parcours Entrainement sportif UFR STAPS Université d Orléans Entrainement visant à améliorer le métabolisme anaérobie alactique Amélioration de la Puissance Capacité - Recrutement du maximum d unités motrices ; - Augmentation du taux de Créatine Phosphate ** (par décomposition de CP =hydrolyse de la Effets - Augmentation du système phosphocréatine = resynthèse de l ATP). physiologiques visées enzymatique et neuromusculaire ; - augmentation du taux d ATP * (par «dégradation complète» et mémoire de stockage). Intensité Maximale à supra maximale (110 %) Infra maximale (95%) à maximale Durée 4 à 7 7 à 20 ~ 1 entre les répétitions mais < à 3 Récupération * pour que le degré d excitation nerveuse reste élevé. Nombre de répétitions Longue entre les séries à 4 (arrêt si l intensité ne peut-être maintenue = phénomène de «décrochage»). Nombre de séries 3 à 5 - Courte pour des efforts courts de 8 à 10 = 10 à 30 ; - Longue pour des efforts longs de 10 à 20 = 1 à 5.. Toujours longue entre les séries = 10 à Efforts courts 2 à 3 ; - Efforts longs 1 à 2. * La récupération a pour objectif de reconstituer les réserves. Dans le cas où celles-ci ont été épuisées ou fortement entamées, il se produit non seulement une reconstitution de ce qui a été dépensé mais aussi une reconstitution dépassant le niveau initial. C est le phénomène de «surcompensation». Ce phénomène est transitoire et atteint son maximum dans la limite de 24 à 36 h (CAZORLA, MATVIEV, WEINECK, etc.). **Le cycle de la phosphagène est extrêmement rapide. Il faut environ 30 pour restaurer en Créatine Phosphate l organisme à 70 % (FOX & MATHEWS). Bien entendu le niveau d entrainement va améliorer l organisme pour restaurer tout ou en partie du stock d énergie. Un retour de la fréquence cardiaque à battements à la minute correspond souvent à 100 % du paiement de la dette alactique (HELAL, STEPHAN, etc.). 3 à 5

7 L2 STAPS parcours Entrainement sportif UFR STAPS Université d Orléans Entrainement visant à améliorer le métabolisme anaérobie lactique Amélioration de la Puissance Capacité Effets physiologiques visées - Amélioration du système enzymatique de la glycolyse. - Abaisser la production de lactate ; - Plus grande tolérance à l acidose ; - Augmentation du taux de glycogène (Cf. Supra. *). Intensité Proche du maximum (de 90 à 95 % de la PMA ou FC* max 7 ). Infra maximale mais > à la PMA (vitesse «surcritique» 75 à 80 % de la vitesse de la vitesse de course) Durée 20 à 1 1 à 3 Récupération ** - Incomplète et passive (1 à 2 ) entre les répétitions ; - Presque complète et active entre les séries. - Incomplète et passive de 2 à 8 (FC de contrôle ~ 120 Batt/mn) Nombre de répétitions Nombre de séries 3 à 6 groupées ou non en séries 2 à 4 4 x 250 m - R : 10 à 15 3(4 x 100 m) r : 1 / R : 15 3 à x 2 R : 5 * «L adaptation la plus apparente et la plus immédiate lors du travail musculaire est l accroissement de la fréquence cardiaque. Cet accroissement de la FC reflète assez fidèlement l augmentation du débit cardiaque et de la consommation d oxygène. D autre part la FC maximale est atteinte pour la même puissance de l exercice nécessaire pour obtenir de VO 2 max. La FC permet d évaluer indirectement la VO 2 max à partir d exercices standards de puissances contrôlées» (CAZORLA, 1995, 125). ** Pendant l exercice en anaérobie lactique les réserves en CP sont épuisées et restaurées en quelques minutes. En principe, FOX & MATHEWS, notent après l exercice une resynthèse «terminée» dans un délai de 3 à 5 en fonction de l épuisement. 7 La FC max est très souvent présentée comme étant égale à âge de l athlète. Ce n est pas tout à fait le cas! Si l on veut connaître le % de FC de travail, il faut réaliser le calcul suivant (KARVONEN) : 220 âge de l athlète FC au repos (le matin, au réveil, allongé, respiration libre et pendant 5 (CASSIRAM)) x % de l intensité cible. Puis on additionne ce chiffre pour connaitre la FC cible à la FC de repos. Par exemple : pour un athlète de 20 ans avec 45 Batt/mn le matin allongé, si l on veut le faire travailler à 60 % de FC max, il faut exécuter : ( ) x 0,6 ; soit 93 auquel on ajoute 45 = 138 Batt/mn. Si nous n avions pas effectué cela, on aurait obtenu : (220-20) x 0,6 ; soit 120 Batt/mn. On serait alors dans une zone trop faible car on aurait introduit dans la formule les pulsations au repos sur lesquelles on ne peut pas agir véritablement Maintenant, il n est pas rare que l on soustraire à la 1 ère formule des pulsations dites de réserves (entre 1 et 10, pour reprendre les travaux d Astrand) afin de tenir compte de la forme et de la période d entrainement, soit : ( ) x 0,6 = = 132 Batt/mn au lieu de 138 à 100 %. Cette dernière approche empirique, bien que souvent employée, demande à bien connaître son athlète, et procède par tâtonnement!... A noter enfin, que les femmes possèdent un cœur plus rapide : 226 Batt/mn, que la chaleur et la pesanteur (l aviron est un sport porté et en plein air) sont également des données à intégrer (i.e. Le training autogène abaisse de 5 % la FC (LUTHE))

8 L2 STAPS parcours Entrainement sportif UFR STAPS Université d Orléans 8 A noter, que la «dette d oxygène» est maximale lors d un épuisement complet qui s obtient durant une compétition mais plus difficilement à l entrainement. Ce type de travail est donc toujours très éprouvant. Sachant que la dette d oxygène maximale ne peut être atteinte lors d un effort inférieur à 50 (Cf. la filière en capacité anaérobie lactique). Le travail en fractionné permet d atteindre des taux de concentration intracellulaire très élevés au fur et à mesure des répétitions d autant plus si le repos est passif. Cette dernière remarque, démontre l intérêt, que nous développerons plus tard, sur le travail en fractionné évitant d une part des répétions sur de trop longues distances (accumulation kilométrique ) et d être -sans amener à faire travailler son athlète- dans la filière aérobie et notamment en PMA car la frontière entre ces 2 voies métaboliques est mince! 1.3- Entrainement visant à améliorer le métabolisme aérobie Amélioration de la Effets physiologiques visées Intensité Durée Puissance - Amélioration des aptitudes maximales en aérobie : Augmentation du débit cardiaque, élévation de la VO 2, amélioration du système enzymatique «oxydatif» ; - Moindre production d acide lactique. 90 à 100 % de la PMA (FC max 10 % (Cf. supra.)). Travail Intermittent Très court Court Long < Récupération à 4 Nombre de répétitions 8 à à 30 6 à 10 Capacité - Meilleur rendement en aérobie : Elévation du volume d éjection systolique, élévation du taux de glycogène, plus grande utilisation des lipides ; - Amélioration de la capacité aérobie des muscles. 60 à 90 % de la PMA (vitesse «subcritique» 70 à 75 % de la vitesse de la vitesse de course). Longue distance : 2 à 5 km 80 à 90 % de la PMA FC > 170. Longue durée : 20 à 1h 70 à 80 % de la PMA FC ~ Endurance fondamentale : 1 à 3h 50 à 70 % de la PMA FC ~ Travail en continu En endurance fondamentale : rechercher l aisance respiratoire car pas de production d acide lactique *. * Ce n est qu aux taux de 50 à 60 % de la VO 2 max qu il n y a pas de production d acide lactique = seuil anaérobie stable à 2 millimoles par litres de sang. Ce n est que la thermolyse (quantité de chaleur produite) qui peut amener théoriquement l athlète à réduire, voire arrêter son activité.

9 L2 STAPS parcours Entrainement sportif UFR STAPS Université d Orléans 9 Le travail de cette filière nécessite quelques précautions : Si l intensité est trop élevée et le temps de récupération trop long, on ne travaillera plus la puissance aérobie mais la capacité lactique! Durant la récupération, le «niveau aérobie» doit rester assez élevé puisque cette filière énergétique a une mise en route très lente (de 1 à 3 ). Le repos sera donc toujours actif. Lors du travail par intermittence, ce n est qu après quelques répétitions que la VO 2 max est atteinte. On retiendra donc que (THILL et Col., 2010) : - Le seuil aérobie est la fin du travail aérobie strict, représenté par une valeur de 2 millimoles de lactate par litre de sang. Il représente le seuil de développement de la capacité aérobie. Au dessous de ce seuil, la sollicitation est insuffisante. On y travaille cependant au début, à la reprise de l entrainement et en footing sédatif de récupération. - Le seuil anaérobie est la limite de l acidose acceptable pour réaliser un travail anaérobie continu (lactatémie = 4 millimoles / L de sang). A partir de cette limite, il faut travailler par intervalles (suivant le niveau, il correspond de 80 à 90 % de la PMA). - La capacité aérobie se développe à des vitesses situées entre ces 2 seuils. La meilleure capacité de travail se situe à mi-chemin entre ces 2 seuils (de 75 à 85 % de la PMA). - La puissance maximale aérobie ou PMA est la capacité de travail à laquelle la consommation d oxygène est à son maximum, donc se développera de la façon la plus efficace. Il y a évidemment production d acide lactique (7 à 8 millimoles / L de sang). C est pour cette raison que l entrainement de la PMA ou VO 2 max ne se fera pas par course continue mais par intervalle à la vitesse «critique» avec un temps de récupération inférieur ou égal au temps d effort et une récupération active. Conclusion préliminaire vers l entrainement en bateau par des exercices intermittents et fractionnés De précédents travaux portant sur la réponse physiologique et le temps d effort maximal lors d exercices intermittents courts à la vitesse maximale aérobie (caractéristique principale du rameur sur m en compétition) (ASSADI et LEPERS, 2012) témoignent de leur principal intérêt. Les exercices intermittents, comparés aux exercices continus, permettent une intensité plus élevée et un temps de travail plus long (ASTRAND & al., 1960, BILLAT et al., 2000, etc.) dans de nombreuses disciplines : cyclisme (FARIA, 1984 ; LAURSEN & al., 2002, etc.), athlétisme (SMITH & al., 1999, ESFARJANI & LAURSEN, 2007, etc.) LAURSEN et JENKINS (2002) y observent une amélioration des performances en endurance avec des modifications notoires de paramètres physiologiques. L entrainement constitué d exercices intermittents intensifs 8 sont ainsi un «moyen approprié pour développer l aptitude aérobie» (puissance et capacité) (ASSADI et LEPERS, op. cit., 53). Assadi et Lepers (ibd.) notent à l issue de lors expérience en auprès de 18 sujets masculins, étudiants en faculté des Sciences du Sport 10, que l exercice 60 s-60 s pourrait être privilégié si l objectif est de solliciter de façon plus importante la filière lactique (ibd., 58) compte tenu de la mesure en lactatémie [La] obtenue après ce type particulier d exercice intermittent. 8 Sollicitant un % élevé de la VO 2 Max. 9 Exercices intermittents (15 s-15 s ; 30 s-30 s ; 60 s-60 s) de course à pied sur tapis roulant 10 Age : 21 ± 1 an ; taille : 180 ± 6 cm ; poids : 75 ± 7,5 kg (catégorie de poids Toute Catégorie en aviron) ; VO 2 max : 51,2 ± 4,6 ml / kg / min (moyenne ± écart type).