J. MEDELLI, CHU AMIENS H. JULLIEN, M. FREVILLE, Sport études football, Lycée Thuillier, 80000 Amiens APPORT DES TESTS DE LABORATOIRE AU CONTROLE DE L'ENTRAINEMENT DU FOOTBALLEUR 1 - POSITION DU PROBLEME La programmation moderne de l'entraînement exige désormais au physique de servir la technique pour la pratique du football à un haut niveau. Dans une étude récente Lacour et Coll., ont évalué la dépense énergétique d'un footballeur pendant le jeu. En moyenne chaque joueur fournit une centaine de sprints qui durent de 3 à 6 secondes et couvre une distance de 2 500 à 3 000 mètres au total. Ces sprints interrompent des épisodes de courses à vitesse moyenne qui durent de 40 à 50 minutes en moyenne et au cours desquels 4 000 à 8 000 mètres sont parcourus. Une partie comporte encore 30 à 35 minutes de station immobile ou de marche pendant lesquelles sont parcourus de 1000 à 2000 mètres. Au total, la distance parcourue au cours d'un match est de 7 à 12 km dont environ le quart à vitesse très rapide (9). SALTIN (1973) fournit des valeurs comparables. la distance moyenne couverte par chaque joueur au cours d'un match est de 12 km sur lesquels 24 % sont parcourus à vitesse maximale, - 27 % en marchant et le reste en courant à vitesse modérée (18). L'alternance continuelle de phases extrêmement intenses et de périodes de repos complet ou relatif implique la mise en jeu des processus aérobie et anaérobie. Si chacun des sprints considéré isolément est trop court pour déterminer une élévation importante de la concentration sanguine de lactates, l'exécution d'une série de sprints très rapprochés réalise par contre des conditions favorables à cette augmentation. Les processus anaérobies sont donc systématiquement sollicités et parfois de façon très intense au cours d'un match de football. Toutefois la quasi-totalité de l'énergie est apportée par les processus aérobies qui interviennent pour fournir l'énergie nécessaire aux déplacements à faible ou moyenne vitesse et pour payer les dettes d'oxygène contractées pendant les phases de jeu intense. Des enregistrements continus au cours d'un match montrent que la fréquence cardiaque présente des oscillations d'assez faible amplitude de part et d'autre d'une plage de puissance située entre 80 et 90 % de la puissance maximale aérobie. La fréquence cardiaque maximale n'est atteinte qu'au cours de phases de jeu particulièrement intenses (9). Indépendamment de ses qualités techniques, ces différents concepts doivent permettre de mieux caractériser les potentialités physiologiques d'un footballeur. Une aptitude aérobie élevée, élément indispensable si l'on considère que les joueurs travaillent
systématiquement à 80 % de leur puissance maximale aérobie, doit s'associer à une aptitude à la force et à la rapidité de contraction imposée par la répétition de phases de jeu intense. Le football compte parmi les activités sportives à forte sollicitation cardiaque. La possibilité d'adapter un entraînement spécifique en utilisant la fréquence cardiaque comme moyen de contrôle, explique la pratique de plus en plus grande de tests d'effort en laboratoire. Leur intérêt est de mesurer les qualités physiques intrinsèques des athlètes et leur variation sous l'effet de l'entraînement : force, puissance, capacité aérobie et anaérobie. Ainsi l'exploration du métabolisme anaérobie permet l'étude des efforts intenses et brefs inférieurs à 10 secondes (sprints) dépendant de la libération de l'atp à partir de la phosphocréatine, et des efforts intenses mais supérieurs à 15 secondes où la participation de la glycolyse anaérobie devient prépondérante avec libération importante d'acide lactique. Les capacités anaérobie alactique et lactique peuvent ainsi être dégagées de ces tests ainsi que la puissance anaérobique. Au contraire l'exploration du métabolisme aérobie permet d'étudier l'aptitude des sujets à fournir des exercices intenses mais prolongés. Les épreuves triangulaires amenant le sujet de l'état de repos à l'effort maximal, étudient les paramètres cardio-vasculaires, respiratoires et métaboliques (libération d'acide lactique). Elles permettent également de connaître avec précision le profil énergétique de l'athlète en fournissant des données précieuses pour la programmation de l'entraînement. Parmi celles-ci, émergent la consommation maximale d'oxygène (V02 max) et la détermination de la zone de transition aérobie-anaérobie. On peut toutefois s'interroger sur les effets d'un entraînement de groupe en ce qui concerne l'amélioration de la préparation physique d'un footballeur compte-tenu de la spécificité de chaque individu. Depuis plusieurs années, notre équipe s'est intéressée à différentes populations de footballeurs bénéficiant d'une préparation personnelle ou collective dans le cadre de sections sport-études, de centres de formation ou de clubs. A partir des résultats obtenus au laboratoire et sur le terrain déjà publiés (12-13-14-16), nous vous proposons d'apporter des éléments d'analyse et de comparaison pour tenter de répondre à plusieurs questions concernant l'évolution des paramètres physiologiques en fonction de l'âge et des différents types d'entraînement. II - METHODOLOGIE 1- Détermination directe de la V02 max et estimation de la zone transitionnelle aéroanaérobie au laboratoire La détermination directe de la V02 max et de la zone de transition aéro-anaérobie devient fondamentale pour l'athlète de haut niveau car ces données constituent des guides précieux pour la programmation de l'entraînement. Les épreuves exigent un matériel sophistiqué : ergo-cyclomètre ou tapis roulant avec programmateur, volumètre à gaz avec analyseur d'02 et de C02, monitorage de la fréquence cardiaque et de la
pression artérielle, spectrophotomètre pour dosage de l'acide lactique. Dès lors, on peut déterminer la puissance maximale aérobie, la V02 max réelle, la fréquence cardiaque maximale réelle. L'évolution des différents paramètres cardiorespiratoires et métaboliques permet de déterminer la zone de transition aérobie-anaérobie. Leur enregistrement toutes les 30 secondes au cours de l'épreuve d'effort en permet l'analyse graphique. a) Paramètres ventilatoires - Ventilation (graphique 1) Le premier point de déflexion de la courbe correspond à 1'"anaérobic Threshold " ou seuil ventilatoire anaérobique décrit par WASSERMAN (17) (19). Le deuxième point de déflexion correspond au seuil de décompensation de l'acidose métabolique ou TDMA (" Threshold of Décompensed Métabolic Acidosis ") décrit par le même auteur. Entre les deux existe une zone intermédiaire ou transitionnelle. - Consommation d'oxygène (graphique 2) L'accroissement de la consommation d'oxygène s'effectue de manière linéaire jusqu'à une valeur maximale ou V02 max (consommation maximale d'oxygène). - Rejet de C02 (graphique 3) On note deux points d'inflexion parfaitement superposables aux points décrits lors de l'étude des seuils ventilatoires délimitant la même zone intermédiaire ou transitionnelle. - Equivalents respiratoires (VE/V02 et VE/VC02) (graphiques 4 et 5). Ces deux courbes délimitent une zone intermédiaire strictement superposable aux zones précédemment décrites que l'on peut qualifier de zone transitionnelle entre un état stable et un état parfaitement instable qui conduit à l'épuisement du sujet, b) Paramètres cardiovasculaires (fréquence cardiaque). L'évolution de la fréquence cardiaque jusqu'à la fréquence maximale peut être i - Linéaire (25 % des cas) (graphique 6) - S'infléchir vers le bas (50 % des cas) (graphique 7) Le seuil d'inflexion de la fréquence cardiaque est superposable au 2ème seuil ventilatoire (TDMA) et a donné naissance à la théorie du test de CONCONI, - S'infléchir vers le haut (25 % des cas) (graphique 8) Là encore ce seuil est superposable au " TDMA ventilatoire ". c) Paramètres métaboliques (acide lactique) (graphique 9) Le premier point où la concentration de lactates s'élève au-dessus de son niveau de repos correspond au " seuil lactate " (17) et est superposable au seuil anaérobique ventilatoire. Le deuxième point où la courbe prend un aspect franchement vertical est intitulé OBLA (Oncet Blood Lactate Accumulation) (17) et correspond au TDMA ventilatoire. Si statistiquement les taux correspondent respectivement à une concentration de 2 à 4 mmol/l, ces taux varient en fait avec la méthodologie utilisée et
déplacent la zone transitionnelle vers la droite ou la gauche. Ces variations sont ainsi fonction du choix de l'ergomètre (ergocyclomètre ou tapis roulant), du protocole de l'épreuve d'effort (durée et importance des paliers), des groupes musculaires mis en jeu, de la technique des prélèvements sanguins (artériels ou veineux). Plus que la notion figée et ne tenant pas compte de la cinétique des lactates (notion de lactates précoces) décrite par KEUL (7) et MADER (10) et reposant sur les définitions suivantes : -seuil aérobie : limite supérieure d'un travail aérobie strict avec une lactatémie de 2 mmol/l ; -seuil anaérobie : limite supérieure à partir de laquelle l'accumulation de lactates provoque une acidose métabolique avec une lactatémie de 4 mmol/l. Il nous paraît donc préférable de déterminer la notion de zone transitionnelle en s'appuyant sur la superposition et concordance des différents paramètres ventilatoires, cardiaques et métaboliques. 2 - Les modalités de contrôle de l'entraînement sur le terrain Pour tenter d'appliquer l'interprétation des tests de laboratoire à la conduite de l'entraînement sur le terrain, il est nécessaire de déterminer des moyens de contrôle afin de situer l'intensité des exercices par rapport à la zone de transition aéroanaérobie. a) Les moyens empiriques L'aisance ventilatoire : l'aisance ventilatoire représente un critère empirique simple permettant de se situer par rapport à sa zone transitionnelle : - Possibilité de tenir une conversation courante avec son collègue d'entraînement lors du footing : travail aérobie strict. - Sensation de bien être et possibilité de tenir une conversation par questions et réponses courtes : travail capacité aérobie. - Essoufflement empêchant toute conversation : travail au-dessus du seuil anaérobie. Le pouls : il faut savoir que la prise du pouls au repos est déjà sujette à erreur. Cette erreur est aggravée lors de l'effort. En effet, à l'arrêt de l'effort, la décroissance de la fréquence cardiaque est très rapide. Or, le temps de s'arrêter, de trouver le pouls, de le compter, sur 6, 10 ou 15 secondes, la fréquence cardiaque est redescendue. La multiplication par 10, 6 ou 4 aggrave l'erreur qui peut atteindre 20 pulsations/minute, pour un effort intense. De même la prise du pouls en courant correspond en fait à l'impact des foulées sur le sol. Cela revient à dire qu'il est très difficile de contrôler sa fréquence cardiaque correctement.
b) Les moyens sophistiqués : - La surveillance de la fréquence cardiaque par cardio-fréquencemètres. De nombreux appareils ne sont pas parfaitement fiables et ne font pas la différence entre les complexes QRS, un artefact, un arrachement des électrodes. Il faut donc exiger un décapage de la peau, la mise en place d'une pâte conductrice, la fixation d'électrodes auto-collantes judicieusement placées pour obtenir un QRS le plus grand possible. Dans ces conditions rigoureuses d'utilisation, la surveillance de la fréquence cardiaque tant à l'entraînement qu'en compétition peut donner des renseignements intéressants et guider la programmation de l'entraînement. L'enregistrement des courbes sur imprimante permet en outre l'analyse à posteriori du travail effectué. - Le dosage des lactates : il nécessite des techniques de prélèvement, de conservation et de mesure par un appareillage sophistiqué en laboratoire qui rendent son utilisation malaisée tant à l'entraînement qu'en compétition. L'apparition sur le marché du matériel portable n'en nécessite pas moins un investissement coûteux qui ne peut le réserver qu'à l'élite et aux clubs fortunés. III - RESULTATS 1- Influence de la pratique du football sur le potentiel aérobie Une première étude (13) en 1985, portant sur 11 footballeurs âgés de 18 à 29 ans opérant dans une équipe disputant le Championnat de France de 2ème division, avait comparé les résultats des tests de laboratoire effectués en début de saison et juste après la trêve, la conduite de l'entraînement collectif s'avérant strictement comparable. Il avait été noté une élévation de 4 % de la PMA, une diminution de 3 % de la V02 max (valeur moyenne passant de 61,1 ml/kg/mn à 59,5 ml/kg/mn) pour une fréquence cardiaque maximale identique et une chute de 2 % de la consommation d'02 au seuil anaérobie (figure 1). Le faible niveau observé correspondait d'ailleurs à l'ensemble des résultats sur le terrain avec carence certaine en seconde mi-temps et descente finale en 3ème division. 2 - Influence des modalités de l'entraînement : comparaison entre l'entraînement classique collectif et l'entraînement individualisé a - Une étude réalisée en 1986 (15) sur 11 élèves de la section sport-études football d'amiens, 16 ans d'âge moyen, avait intégré la notion de personnalisation de la préparation physique en fonction des résultats des tests de laboratoire. Les trois épreuves d'effort pratiquées sur un délai d'un an avaient objectivé une élévation de 6 % de la PMA, de 11 % de la V02 max (qui passait de 58,5 à 65 ml/kg/mn en valeur
moyenne pour une fréquence cardiaque maximale identique, de 22 % et de 11 % de la consommation d'oxygène respectivement aux seuils aérobie et anaérobie (figures 2 et 3). b- Une seconde étude a porté sur 16 jeunes footballeurs du Centre de Formation de BEAUVAIS (14) dont la moyenne d'âge était de 15 ans. Deux groupes ont été individualisés : - le groupe n 1 de 10 sujets a bénéficié d'un entraînement personnalisé visant à développer sur le plan physique puissance et capacité aérobie ; - le groupe témoin n 2 de 6 sujets a bénéficié quant à lui d'un entraînement classique collectif. Le protocole d'étude en laboratoire était de comparer les résultats des tests d'effort en début de saison à la repise de l'entraînement, et 3 mois plus tard mi-championnat, juste avant la trève. En ce qui concerne le groupe n 1, on note une élévation de 7 % de la PMA, de 10 % de la V02 max qui passe de 64 à 70 ml/kg/mn en valeur moyenne pour une fréquence cardiaque maximale identique, de 13 % et de 15 % de la consommation d'02 respectivement aux seuils aérobie et anaérobie (figures 4 et 5). Ces résultats de laboratoire correspondaient d'ailleurs avec l'aisance et la fraîcheur physique de ces jeunes sur le terrain qui se promenaient littéralement dans leur championnat. En ce qui concerne le groupe n 2, par contre, on enregistre une élévation de 5 % de la PMA, de 3 % de la fréquence cardiaque maximale, une chute de 3 % de la V02 max qui passe de 67 à 65 ml/kg/mn en valeur moyenne, de 4 % de la consommation d'oxygène au seuil anaérobie avec une élévation correspondante de 3 % de la fréquence cardiaque (figures 6 et 7). Les résultats sur le terrain quant à eux étaient médiocres avec une certaine lassitude physique avant la trêve. 3 - Existe-t-il une progression linéaire des résultats chez le jeune footballeur en phase péripubertaire? a - Cinq sujets du Centre de Formation de BEAUVAIS ont été revus la saison suivante en laboratoire (1 gardien, 1 arrière, 2 milieu, 1 attaquant). L'analyse des résultats montre une diminution de la V02 max de 16 % qui passe de 67,3 à 56,4 ml/kg/mn avec une augmentation de la zone tansitionnelle (élévation de 13 % de la V02 au seuil aérobie et de 4 % de la V02 au seuil anaérobie) (figure 8). La fréquence cardiaque maximale passe de 195 à 190 alors que l'on notre une élévation de 13 % et de 19 % de la fréquence cardiaque respectivement aux seuils aérobie et anaérobie (figure 9). b- Une étude sur la section Sport-études football d'amiens portant sur un suivi de 2 ans tenant compte des modalités de l'entraînement, a comparé l'évolution de 15 sujets à différents niveaux. - Sur le plan morphologique, on note un gain de taille de 3 cm et pondéral de 6,400 kg. - La capacité vitale a progressé de 0,4861. - La V02 Max après une progression de 8 % de 58,9 à 63,9 ml/kg/mn, est redescendue à 58,8 puis 56,3 ml/kg/mn, soit une perte de 12 %, alors que la consommation
d'oxygène au seuil aérobie s'est élevée de 18 % et qu'au seuil anaérobie elle est restée stable (figure 10). - En ce qui concerne les fréquences cardiaques, la fréquence maximale a légèrement régressé mais de manière non significative de 194 à 192 pulsations/minute, la fréquence s'est élevée de 9 % au seuil aérobie et de 6 % au seuil anaérobie (figure 11). IV - DISCUSSION La V02 Max se situe dans nos études respectives à des valeurs moyennes comparables aux études récentes concernant les footballeurs : en 1982, la valeur moyenne des joueurs de l'équipe de tête de troisième division était de 63,4 + 3,2 ml/kg/mn, cette valeur ayant même atteint en 1979, 70,2 + 2,4 ml/kg/mn (La cour et coll.). Flandrois a noté des valeurs moyennes de 63 et 70 ml/kg/mn dans deux équipes professionnelles de première division (9). De notre première étude, il ressort que la pratique du football en compétition, surtout entrecoupée d'une trève de 3 semaines ne permet pas d'améliorer les paramètres considérés comme critères de niveau physique qui sont le V02 Max et la zone transitionnelle aéro-anaérobie. Les modalités de l'entraînement semblent par contre avoir une importance considérable sur les résultats. Nos études semblent montrer qu'un entraînement collectif tend à privilégier un travail lactique aboutissant à une chute du potentiel aérobie du joueur, expliquant peut-être certaines carences en seconde mi-temps avec comme corollaire, manque de lucidité, fautes techniques et accidents musculo-tendineux ou articulaires. D'où l'intérêt de personnaliser la préparation physique du footballeur. Une programmation correcte de l'entraînement doit aboutir à un déplacement de la zone transitionnelle vers la V02 Max, donc une amélioration de la capacité aérobie des joueurs surtout chez les jeunes. La régression de la V02 Max avec maintien de la zone transitionnelle observées dans les deux dernières études est peut-être en rapport avec les modalités de l'entraînement qui a sans doute insisté davantage sur les aspects techniques et tactiques aux dépens de la préparation physique, mais aussi sur les sollicitations plus importantes au niveau des clubs et des sélections avec comme corollaire une fatigue et une moins bonne récupération lors de la 2ème année. Cette constatation pose le problème de l'opportunité et de la justification des double-surclassements. En outre, la puberté est une période d'instabilité motrice relative avec crise de croissance modifiant le schéma corporel et apparition de nouvelles contraintes pour le coeur face au développement de la masse musculaire. Il n'existe donc pas de linéarité dans la progression des qualités athlétiques au fur et à mesure de la formation. De ces deux dernières études on peut retenir les deux points suivants :. Avant, il faut se préoccuper non pas d'un niveau de compétition, mais d'une préparation de fond chez les plus jeunes et c'est tout le problème de l'éducation
physique dans le premier cycle.. Après, l'épanouissement dans la carrière sportive ne doit pas faire oublier les limites ou les excès d'où la nécessité d'une programmation individuelle de la charge de travail. V - CONCLUSION Ces diverses études semblent démonter l'intérêt de personnaliser la préparation physique du footballeur. La détermination de la V02 Max et de la zone de transition aéro-anaérobie constitue un repère précis et comparatif pour l'entraîneur. Ces données traduisent l'évolution de l'aspect quantitatif vers l'aspect qualitatif de l'entraînement pour allier le pouvoir du joueur au vouloir de l'entraîneur.
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