Les Zones Cardiaques

Le niveau d’effort d’une séance de sport peut être quantifié grâce à la fréquence cardiaque. Pour cela, nous utilisons comme outil d’analyse des zones cardiaques, définissant des plages d’efforts associées à des plages de fréquence cardiaque. Ces zones sont créées à partir de nos caractéristiques personnelles d’aérobie et d’anaérobie, décrivant dans quel état fonctionne notre métabolisme. Avant de calculer ces zones, commençons par un rapide coup d’œil sur différents modes de notre métabolisme.

Les métabolismes aérobiques et anaérobiques

Notre métabolisme peut être décrit comme l’outil permettant de transformer la nourriture ingérée en molécules utilisées par nos cellules pour fonctionner. Ces molécules fondamentales portent le joli nom d’Adénosine Triphosphate, ou plus couramment ATP. Retenez bien ces trois lettres, car une grande partie de l’entraînement consiste à augmenter nos chaînes de production d’ATP pour aller plus vite et plus longtemps. Les chaînes de production d’adénosine triphosphate sont des organites nommées mitochondries. Ces cellules produisent de l’ATP à partir d’oxygène et des nutriments provenant du système digestif (lipides, glucides, protéines). Elles peuvent également produire de l’ATP à partir des restes rejetés par les cellules. Notre corps ne dispose pas d’un grand réservoir d’ATP et la production est quasiment à flux tendu. Cela n’est pas une mauvaise nouvelle en soi puisque le taux de recyclage est très important. En revanche, plus vite notre organisme est capable de générer de l’ATP, plus vite seront alimentés les muscles, avec comme conséquence une augmentation de la performance. La production d’ATP est possible selon soit un processus anaérobique, soit aérobique. Lorsque notre métabolisme fonctionne en anaérobie, les ATP sont produites à partir de glucose, dérivé des glucides provenant du système digestif. Lorsque le processus est aérobique, les ATP sont produites à partir d’oxygène et des lipides, glucides (sucres) et protéines post digestion. Tant que la consommation des muscles en ATP est basse, notre métabolisme privilégie le schéma de production aérobique. Le gros avantage de ce dernier est qu’il peut fonctionner à partir des graisses stockées par notre corps, avec une source quasiment infinie de carburant (\> 100 000 kcal). Le processus aérobique est néanmoins limité en vitesse de production. Lorsque la consommation des muscles dépasse la production aérobique maximale, notre métabolisme doit répondre à la demande avec l’aide du processus anaérobique, dont la vitesse de production en ATP est bien plus importante. Mais c’est au prix de plusieurs inconvénients. Tout d’abord, la production anaérobique d’ATP produit également du lactate, proportionnellement à l’intensité de l’effort. Avec ce lactate viennent des ions d’hydrogènes acidifiant le sang. Lorsque l’effort est trop grand, nous passons un seuil d’accumulation en lactate dans le sang et notre organisme nous force à ralentir à travers la fatigue afin de retrouver un équilibre. Cette fatigue, qui survient au bout de quelques minutes, est la conséquence d’une chute de la production en ATP. Ensuite, la quantité de glucose disponible est limitée à ce qu’est capable de fournir le système digestif, et c’est bien en deçà du stock exploitable aérobiquement. Maintenant, la très bonne nouvelle est que le lactate est la source préférée du processus aérobique pour former de l’ATP, et donc poursuivre son effort. Cette capacité de recyclage est entraînable, puisque les centres de traitement sont un certain type de fibres musculaires, dites à contractions lentes. Si nous forçons le trait, plus nous avons de fibres musculaires à contractions lentes, et plus nous sommes endurants. Il ne reste plus qu’à faire des efforts doux pendant longtemps, très longtemps, afin d’augmenter la quantité de ce type de fibres.

La fréquence cardiaque comme indicateur du métabolisme utilisé

Plusieurs méthodes existent pour déterminer si notre corps fonctionne en aérobie ou en anaérobie. La plus pratique pour les sports de montagne est la mesure de la fréquence cardiaque (FC), dont l’unité est le nombre de battements par minutes (bpm). Idéalement, cette fréquence est mesurée par une ceinture à électrodes. Des moyens de mesure optiques existent sur le marché, mais la précision n’est pas encore suffisante pour exploiter les données. à paraître Notre fréquence cardiaque connaît une valeur minimale, la fréquence au repos (FR), ainsi qu’une valeur maximale, la fréquence maximale (Fmax). Entre FR et Fmax, deux autres seuils sont très intéressants pour l’athlète que nous sommes. Il y a tout d’abord la fréquence de seuil aérobique, notée AeT, en dessous de laquelle l’organisme fonctionne en suivant la chaîne aérobique. Elle correspond également au seuil à partir duquel la fréquence cardiaque n’est plus une image linéaire de l’effort, et dans la majorité des cas, le point critique où la concentration en lactate dépasse 2 mmol/l. Puis il y a la fréquence de seuil anaérobique, notée AnT, au-dessus de laquelle la chaîne anaérobique est privilégiée. AnT est le seuil à partir duquel la différence entre production et d’absorption de l’acide lactique est soutenable durant une heure. Au-delà de AnT, l’effort est tel que la production de lactate dépasse les capacités d’absorption, et l’athlète se voit forcer de ralentir. À noter que AeT et AnT sont modifiables avec l’entraînement, le but étant de les augmenter au maximum. Il est très intéressant de suivre leur évolution au fur des années de pratique et de modifier les zones cardiaques en conséquence. Les zones cardiaques sont construites à partir de FR, Fmax, AeT et AnT, afin de déterminer le niveau d’intensité de la séance d’entraînement. Elles sont très intéressantes pour piloter notre entraînement. Le nombre et la taille des zones sont totalement arbitraires. Ce qu’il faut retenir au moment de choisir, c’est que plus le nombre de zones est important, plus la taille sera petite, et donc sensible à la précision de la mesure. Un bon compromis est de partir sur un choix de cinq zones, définies de la façon suivante :

Zone 0 : [FR ; AeT-20 %]

Cette zone cardiaque est celle dite de repos. Elle peut être mise à profit pour accélérer la récupération après une séance intensive. Mais le sport pratiqué doit être différent de celui de la grosse séance, doux et ne pas mobiliser les mêmes groupes musculaires. La durée de la session dépend fortement des préférences de l’athlète.

Zone 1 : [AeT-20 % ; AeT-10 %]

Cette zone cardiaque est la zone durant laquelle le corps va pouvoir développer sa capacité aérobique, via une augmentation du volume sanguin, de la masse mitochondriale, de la densité en capillaires et des enzymes aérobiques. Les longues séances à Z1 permettent de développer également le métabolisme d’absorption des graisses. Cette zone est la quintessence même de l’entraînement en endurance. Les séances à Z1 doivent être longues d’au moins 30 minutes, et peuvent durer plusieurs heures.

Zone 2 : [AeT-10 % ; AeT]

Le niveau d’effort correspondant à cette zone cardiaque permet de solliciter le métabolisme au maximum de ses capacités aérobiques. Le plus grand bénéfice est de pouvoir augmenter AeT, et donc, son niveau d’endurance. On tire les mêmes avantages que lors des efforts effectués à Z1, mais le nombre de fibres musculaires recrutées est beaucoup plus important. La séance à Z2 doit avoir une durée comprise entre 30 et 120 minutes, idéalement durant la phase de l’année où l’on développe sa base musculaire. Les débutants peuvent d’ores et déjà faire l’ensemble de leur sortie à Z2, oubliant ainsi Z1. Néanmoins, si AeT est élevé ou le rythme déjà important, 10 à 15 % du volume hebdomadaire est une limite haute à ne pas dépasser pour éviter l’épuisement.

Zone 3 : [AeT ; AnT]

Les séances à Z3 sont perçues comme fun, et les gains sur sa forme physique sont le plus souvent spectaculaires. Mais ces gains ne se conservent pas dans le temps. À Z3, la principale source de production en ATP vient du glucose. Le corps fait aussi bien appel aux fibres à contractions lentes et rapides. Il utilise également les métabolismes aérobiques et anaérobiques. L’impact sera une production d’acide lactique, restant dans des proportions soutenables sur une heure au grand maximum. Les séances à Z3 sont un puissant levier pour développer la capacité aérobique et le système glycolytique (production de ATP à partir de glucose). Pour les débutants, ces séances permettent également de travailler l’endurance musculaire. Néanmoins, le temps passé à Z3 ne doit pas dépasser 10 % du volume annuel d’entraînement.

Zone 4 : [AnT ; FMax]

Z4 est la zone d’effort maximal. La perception de l’effort est ici dure. Les gains sont une augmentation de la puissance aérobique maximale, de l’endurance de la force et de la vitesse, de sa technique et de son rendement. Les chaînes aérobiques et anaérobiques sont à fond, et il est difficile de soutenir cet effort plus de 10 minutes.

Comment mesurer le seuil aérobique AeT

Plusieurs méthodes existent. La plus efficace est de faire un test en laboratoire, mais elle est compliquée à mettre en œuvre. Plus à notre portée, il existe une méthode sur tapis et une autre sur piste. Mais elles demandent toutes les deux d’avoir une petite idée d’où se situe votre AeT. Si vous ne l’avez jamais su, il existe une formule magique. Phil MAFFETONE a établi une méthode de calcul grossière à partir d’observations d’un grand nombre d’athlètes, permettant d’avoir une estimation rapide de AeT. Elles marchent plus ou moins bien pour plus ou moins de gens. Cette formule est 180 – votre âge. Elle ne fonctionne que si vous êtes entraîné régulièrement depuis au moins deux ans. Avec quelques corrections :

Cette formule magique ne doit pas être utilisée pour déterminer les zones cardiaques pour un plan de plusieurs mois, mais elle permet d’avoir une idée rapide d’où doit se situer votre AeT.

Test sur tapis

Le test sur tapis permet d’avoir un environnement de test contrôlé. Cette méthode est intéressante afin de minimiser l’impact des conditions extérieures et de pouvoir observer l’évolution de son AeT sur plusieurs années. Afin de réaliser ce test, vous avez besoin d’un tapis inclinable, d’une ceinture cardiaque associée à un moyen d’enregistrer (montre ou téléphone). Le protocole de test est le suivant :

  1. Débutez le test après plusieurs jours de repos.
  2. Inclinez le tapis avec une pente comprise entre 5 et 10 %. Notez cette pente pour la reproduire au prochain test.
  3. Démarrez l’enregistrement de votre fréquence cardiaque.
  4. Réglez la vitesse telle que vous devez marcher à une allure lente pour commencer.
  5. Augmentez la vitesse durant les quinze premières minutes pour bien échauffer votre organisme.
  6. Déterminez la vitesse nécessaire pour atteindre votre estimation de AeT. Une fois que vous y êtes, votre fréquence cardiaque doit être stable, vous devez pouvoir respirer par le nez uniquement et l’effort doit vous paraître facile.
  7. Une fois que vous êtes à la bonne vitesse, courez pendant une heure.
  8. Une fois le test terminé, déterminez la fréquence cardiaque moyenne sur la première demi-heure à partir du point 7 (FC1), ainsi que celle de la dernière demi-heure (FC2). Si FC2 est inférieure à 1,05 x FC1, la fréquence de départ du point 7 est sous AeT (si entre 1 035 et 1,05, FC = AeT). Si FC2 est supérieure à 1,05 x FC1, alors cette fréquence de départ est supérieure à AeT.

Test sur piste

Le test sur piste est plus agréable que le test sur tapis, surtout pour des athlètes aimant être dehors. En revanche, il est nécessaire de faire attention aux conditions météos, qui ne doivent pas extrêmes (pluie, froid, chaud…). Pour réaliser ce test, vous avez besoin d’une montre GPS et d’une ceinture cardiaque associée, d’une piste (!) et d’un compte premium chez TrainingPeaks (pas de sponsoring ici, ils ont juste la bonne fonction d’analyse). Le protocole de test est le suivant :

  1. Débutez le test après plusieurs jours de repos.
  2. Échauffez-vous durant le premier quart d’heure, en augmentant petit à petit votre vitesse jusqu’à atteindre un niveau d’effort soutenable proche de votre estimation d’AeT. Une fois que vous y êtes, votre fréquence cardiaque doit être stable, vous devez pouvoir respirer par le nez uniquement et l’effort doit vous paraître facile.
  3. Démarrez l’enregistrement de votre fréquence cardiaque et courez pendant une heure de sorte à conserver toujours la même valeur de fréquence cardiaque.
  4. Téléversez les données de la séance dans TrainingPeaks (juste l’heure de test)
  5. Regardez la variable Pa : Hr dans la partie analyse de votre fichier. Si cette dernière est comprise entre 3.5 et 5 %, votre fréquence cardiaque est AeT. Si elle est trop inférieure à 5 %, c’est que vous étiez en dessous, et le même raisonnement s’applique dans le cas où Pa : Hr est supérieur à 5 %.

Comment mesurer le seuil anaérobique AnT

La seule manière selon nous de mesurer correctement AnT est en courant sur une pente forte et longue, à défaut un tapis dans l’inclinaison est d’au moins 15 %. Pour réaliser ce test, vous avez besoin d’une montre GPS et d’une ceinture cardiaque associée. L’idée est d’aller taper pendant plus d’une demi-heure dans la machine, soyez donc prêt mentalement à souffrir un petit peu. Le protocole de test est le suivant :

  1. Débutez le test après plusieurs jours de repos, ou à minima plusieurs jours après le dernier effort au-dessus de AeT. Pensez à arriver plein en énergie, avec un repas adapté dans les 2 heures avant le test, et une barre de céréales 45 minutes avant le test.
  2. Échauffez-vous durant le premier quart d’heure, en augmentant petit à petit votre vitesse jusqu’à atteindre un niveau d’effort proche d’AeT.
  3. Démarrez l’enregistrement de votre fréquence cardiaque et courez à un niveau tel que vous ne pouvez pas tenir plus d’une demi-heure (45 à 60 minutes pour les athlètes ayant déjà un passif d’entraînement important).
  4. Si vous ne vous êtes pas effondré avant la fin du test, la fréquence cardiaque moyenne de la phase « à fond » est votre AnT. Si vous n’avez pas pu finir le test, c’est que vous étiez au-dessus de AnT.

AeT, AnT et le déficit aérobique

Les zones cardiaques sont définies à partir des valeurs de AeT et de AnT, mais ce ne sont pas les seules à utiliser ces données. En regardant le ratio AnT/AeT, nous pouvons déterminer quel doit être la priorité de notre futur entraînement. Si AnT/AeT \> 1,10, nous pouvons en déduire que nous n’avons pas maximisé notre capacité aérobique. Si \< 1,10, nous allons devoir arrêter les séances en Z2, et commencez à ajouter des sessions en Z3 et Z4 pour tirer AeT et AnT vers le haut. Z2 n’est plus aussi intéressant dans ce cas, car la plage est très étroite et nous avons le risque de taper trop souvent dans le Z3 alors que le but était de maximiser la capacité aérobique. Zapper Z2 permet ainsi de se protéger.