Chapitre 4
Individualisation de l’entraînement : une entrée physiologique
p. 77-89
Résumé
Il a été défini par la communauté scientifique le concept d’individu « faible-répondeur » ou d’individu « non-répondeur » à l’entraînement pour des personnes présentant de faibles variations, voire aucune, au regard des paramètres physiologiques étudiés. Dans ce chapitre, nous allons tout d’abord appréhender les caractéristiques d’une personne faible- ou non-répondeuse à l’entraînement et essayer de comprendre comment ce profil peut être réversible. En effet, la compréhension de l’évolution des paramètres physiologiques peut permettre de mieux appréhender les mécanismes d’adaptation et de pouvoir prescrire de nouvelles stratégies d’entraînement. Le profil de sujet non-répondeur est en effet réversible, à condition d’individualiser la planification de l’entraînement. Prendre ainsi en compte l’individu dans sa spécificité permet d’obtenir de meilleures réponses à l’entraînement, qu’à l’issue de programmes génériques et globaux, avec notamment une attention particulière sur les différentes modalités d’entraînement (intensité, durée supérieure à 3h/semaine, type d’activité contractile). Optimiser la récupération par la prise en compte de l’état de fatigue au jour le jour et par la nutrition, nous rappelle que ces facteurs doivent faire partie intégrante du processus global de planification de l’entraînement, notamment chez les athlètes élites. Dans ce sens, la flexibilité dans la planification en fonction de la variabilité de la fréquence cardiaque journalière, mais aussi du cycle féminin permet également d’obtenir de meilleurs gains de performance et de meilleures adaptations physiologiques. Néanmoins, malgré toutes ces préconisations prises en compte pour favoriser les adaptations positives à l’entraînement, l’exercice physique peut malheureusement avoir des effets délétères sur la santé d’une petite partie de la population (8-9 %). De futures recherches sont donc nécessaires pour appréhender les différents biomarqueurs physiologiques, cellulaires, génomiques, et épigénétiques impactant les réponses à l’exercice, dans un contexte d’optimisation de la performance et de la santé.
Entrées d’index
Mots-clés : individu non-répondeur, héritabilité, adaptations physiologiques, individualisation de l'entraînement, stress métabolique, seuils ventilatoires, nombre de séances par semaine, intensité des séances, type de contraction, flexibilité de la programmation d'entraînement, singularité féminine
Texte intégral
Introduction du chapitre 4. Adaptations physiologiques et biomécaniques individuelles à l’exercice
par Claude Colombo
L’entraînement contribue au développement d’adaptations permettant à l’athlète de répondre aux sollicitations et aux exigences de la compétition. Il lui faut soutenir la plus grande puissance le plus longtemps possible, optimiser l’économie de travail, maintenir l’homéostasie cellulaire ou encore retarder l’apparition de la fatigue tout en atteignant les niveaux physiques et techniques nécessaires pour performer.
Deux fonctions principales doivent être assurées en permanence : la « fonction mécanique », qui assure la production de mouvements et la « fonction métabolique » qui assure la production d’énergie. Ces fonctions sont l’apanage du muscle qui assure donc la production de tension et la coordination des mouvements, sous le contrôle du système nerveux central, dont le niveau d’activation est, en retour, aussi influencé par l’activité musculaire.
Une des questions posées dans cet ouvrage est de savoir si tous les athlètes répondent de façon similaire aux stimulations provoquées par l’entraînement et la compétition. À ce sujet, il existe des preuves solides d’une hétérogénéité considérable dans la réactivité à l’activité physique régulière. Les travaux de la cohorte HERITAGE, développés dans le chapitre suivant, ont mis en évidence que l’âge, le sexe et l’origine ethnique ne sont pas des déterminants majeurs des réactions humaines à l’activité physique régulière, alors que d’autres facteurs comme le phénotype et l’entraînement régulier ont un impact considérable sur ces réactions.
Dans les contributions de cette partie seront envisagées la singularité des réponses, la variabilité et l’hétérogénéité de la réponse individuelle à l’entraînement.
Cependant, le périmètre très vaste de l’activité des organes soumis à entraînement régulier et intense ne permet pas, dans le cadre de cet ouvrage, d’être intégralement visité. Par nécessité, un choix de traitement réduit s’est imposé au travers d’une entrée physiologique puis d’une approche triptyque force-vitesse-endurance.
Pour commencer ce chapitre, Claire Thomas-Junius aborde la problématique de l’individualisation par une réflexion sur le statut de « non répondeur » à l’entraînement. Elle s’interroge en particulier sur le fait de savoir si la prise en considération des caractéristiques particulières des individus peut conduire à de meilleures réponses physiologiques et physiques. Bien que de nombreux organes et fonctions soient affectés par l’exercice, elle fait le choix, dans cette contribution, de centrer son discours sur les effets attendus d’un entraînement des capacités aérobies à partir du concept de non répondeur. Chemin faisant, elle aborde néanmoins des éléments relatifs à la nutrition, à la récupération et aux spécificités féminines. Sa démonstration lui permet de conclure que l’individualisation de la planification de l’entraînement en fonction des caractéristiques physiologiques et des prédispositions génétiques individuelles est pertinente pour répondre à l’entraînement.
Introduction
1Entraîner pour mieux comprendre, comprendre pour mieux entraîner. Adage qui se présente à de nombreux entraîneurs et/ou coachs sportifs dans une optique d’optimisation de la performance sportive, que ce soit du niveau sédentaire au niveau élite. Cependant, mieux comprendre l’amélioration de la performance sportive revient également à essayer de mieux comprendre l’amélioration du niveau d’activité physique et des aptitudes physiologiques, en particulier cardiorespiratoires. De façon intéressante, ces paramètres cardiorespiratoires sont fortement et inversement corrélés aux facteurs de risques cardiovasculaires et métaboliques, et aux morbidités liées à l’âge. Il est ainsi recommandé de pratiquer 150 minutes par semaine d’exercice modéré, ou 75 minutes par semaine d’exercice intense (« Physical Activity Guidelines Advisory Committee Report, 2008 to the Secretary of Health and Human Services », 2008) pour améliorer sa condition physique, indépendamment d’une optique de performance.
2Suite à différentes études et à l’enquête HERITAGE (Health Risk Factors Exercise Training and Genetics) menée dans les années 1990, il a été constaté que l’activité physique pouvait provoquer des adaptations physiologiques considérablement différentes entre les individus. En effet, si de nombreuses personnes voient leurs paramètres s’améliorer avec l’entraînement, d’autres, qu’elles soient sportives ou non, n’améliorent peu ou pas leurs performances physiques suite à un cycle d’entraînement standardisé. Mais, de façon intrigante, certains de leurs paramètres physiologiques ont pu être améliorés, tandis que d’autres n’évoluaient pas, et ce indépendamment de l’erreur de mesure ou des variations journalières.
3Il a alors été défini par la communauté scientifique le concept d’individu « faible-répondeur » ou d’individu « non-répondeur » à l’entraînement pour des personnes présentant de faibles variations, voire aucune, au regard des paramètres physiologiques étudiés. Dans ce chapitre, nous allons tout d’abord appréhender les caractéristiques d’une personne faible ou non-répondeuse à l’entraînement. Nous essayerons ensuite de comprendre précisément quelles sont les adaptations attendues en réponse à un cycle d’entraînement, et nous prendrons l’exemple de l’entraînement en endurance, fruit de nombreuses études sur ce sujet. Enfin, nous évoquerons les raisons potentielles pouvant limiter les adaptations chez certaines personnes, nous amenant ainsi à nous interroger sur l’irréversibilité ou non du statut de non-répondeur à l’entraînement, et à nous demander si la prise en considération de certains facteurs méthodologiques dans l’individualisation de l’entraînement pourrait conduire à de meilleures réponses physiologiques et physiques.
Caractérisation d’un sujet non-répondeur à un type d’entraînement
4Les facteurs physiologiques dignes d’intérêt en physiologie de l’exercice reposent surtout sur les paramètres cardio-respiratoires et les paramètres métaboliques musculaires. Ils participent à l’amélioration de la performance et sont appréhendés à travers les capacités aérobies et anaérobies. De façon surprenante, comme nous l’avons mentionné, il existe divers patrons de réponses individuelles à l’entraînement au niveau des différents paramètres physiologiques, ce qui contribue ainsi à définir des individus faibles ou non-répondeurs, à l’opposé d’individus forts répondeurs. Rappelons que pour identifier le patron de réponse d’un individu donné, il sera toutefois nécessaire de réaliser un cycle d’entraînement avec des tests de performance en pré et postentraînement, associés à des mesures de paramètres physiologiques que nous allons détailler maintenant.
5Pour ce qui concerne les paramètres cardio-respiratoires, sujets à de fortes variations individuelles postentraînement, on relèvera la consommation d’oxygène maximale (VO2max), les seuils aérobie et anaérobie, les paramètres cardiaques (la fréquence cardiaque de repos [FCrepos] et la fréquence cardiaque maximale [FCmax]), ou encore la pression systolique d’exercice. Pour les facteurs musculaires, on mentionnera les réserves musculaires en glycogène au repos et les activités enzymatiques musculaires, ou bien des facteurs circulants indicateurs de bonne santé, à savoir les taux d’insuline et de triglycérides. Soulignons que l’amélioration des performances physiques individuelles est également très hétérogène pour un entraînement donné.
6De surcroît, il est important de noter qu’un individu non-répondeur pour un paramètre physiologique donné peut au contraire présenter des améliorations pour d’autres variables physiologiques à l’issue d’un cycle d’entraînement. De même, des paramètres qui interfèrent entre eux peuvent présenter des adaptations différentes. Prenons l’exemple de la VO2max, qui est dépendante du transport de l’oxygène, à savoir de la fréquence cardiaque du volume d’éjection systolique, et de son utilisation au niveau musculaire. Plusieurs travaux ont rapporté que de faibles répondeurs pour la VO2max n’étaient pas nécessairement de faibles répondeurs pour d’autres variables physiologiques. Ces individus présentaient au contraire des variations importantes de la fréquence cardiaque sous-maximale postentraînement (Vollaard et al., 2009), ou de leur seuil anaérobie, et ce, même après un an d’entraînement (Scharhag-Rosenberger et al., 2012). À l’inverse, certains individus pouvaient connaître de fortes améliorations de leur VO2max et de leur seuil anaérobie postentraînement, sans montrer de modifications majeures de leurs valeurs de fréquence cardiaque à l’exercice (transport de l’oxygène), ni de leurs activités enzymatiques aérobies au niveau musculaire (utilisation de l’oxygène).
7Ces observations nous indiquent donc que le concept de « faibles/non-répondeurs » à l’entraînement est particulièrement complexe et ont conduit certains chercheurs à définir un « patron individuel de non-réponse à l’entraînement ». Ceci nous amène à rappeler les effets attendus au niveau physiologique d’un cycle d’entraînement en endurance.
Comprendre les adaptations physiologiques en réponse à l’entraînement et leur cinétique
8L’objectif de l’entraînement en endurance est de pouvoir améliorer les qualités physiques d’un individu par des adaptations physiologiques au niveau de l’ensemble de son organisme. Le stress homéostasique induit par chaque séance d’entraînement sera déterminé en fonction de l’intensité et de la durée de l’exercice et servira de stimulus à ces adaptations. Au niveau musculaire, ces adaptations vont résulter de modifications spécifiques au niveau transcriptionnel et traductionnel. Ainsi, les synthèses protéiques activées successivement après chaque séance vont permettre de remodeler le muscle strié squelettique au regard du type d’entraînement effectué. Rappelons également que l’entraînement, notamment l’entraînement en endurance, agit sur de nombreux organes du corps humain. Outre les muscles striés squelettiques, sont affectés par l’exercice le cerveau, le cœur, les poumons, les os, le foie, le pancréas, le tissu adipeux, les reins, les glandes surrénales, etc. Une importante littérature scientifique a clairement montré que l’exercice chronique a ainsi des effets bénéfiques sur tout l’organisme et permet de limiter les maladies liées à l’inactivité physique, telles que le diabète, l’obésité, les maladies cardiovasculaires, le cancer, la maladie d’Alzheimer ou encore la maladie de Parkinson (Pedersen, 2009). L’inactivité physique, en effet, provoque l’accumulation de tissu adipeux au niveau abdominal, qui libère alors des molécules inflammatoires dans le sang. En fonction de l’état de sédentarité et de la richesse de l’alimentation, un organisme humain peut donc connaître un accroissement de son niveau d’inflammation systémique, susceptible potentiellement de déclencher certaines pathologies sous-jacentes. Au contraire, l’exercice chronique provoque la libération de myokines par les muscles striés squelettiques, qui ont pour effets de réduire le taux de graisse, et donc consécutivement le niveau d’inflammation systémique de l’organisme. En conséquence, un entraînement régulier peut participer à limiter l’apparition de ces pathologies chroniques. Aussi, répondre à l’entraînement est donc un enjeu de santé publique. La VO2max étant associée à une réduction de la morbidité et à une meilleure espérance de vie, comprendre sa cinétique d’adaptation nous paraît opportun. En effet, Meinild Lundby et al. (2018) ont proposé un schéma récapitulatif des différents travaux ayant étudié les cinétiques des paramètres contribuant à l’amélioration de la VO2max en réponse à l’entraînement. Comme le montre la Figure 1, cette cinétique peut aller de quelques heures à plusieurs mois. L’expansion du volume plasmatique est observable quelques heures après une séance et reste élevée avec une pratique régulière. L’augmentation des globules rouges et de la capacité totale de transport de l’oxygène se produit après quelques semaines, induisant une augmentation du volume sanguin. Ceci facilite alors le retour veineux avec un meilleur volume d’éjection systolique et de fin de diastole, et affecte également la différence artério-veineuse en oxygène au niveau musculaire (qui ne sera vraiment augmentée qu’après trois mois d’entraînement). La capacité maximale oxydative musculaire, liée au volume et à la fonction des mitochondries, peut également augmenter rapidement après quelques semaines d’entraînement. En revanche, il est à noter que les modifications de la structure cardiaque par hypertrophie du cœur ne vont se faire qu’après plusieurs mois d’entraînement. La fréquence cardiaque maximale n’est quant à elle généralement pas modifiée par l’entraînement, à l’inverse de la fréquence cardiaque sous-maximale.
9Ainsi, mieux connaître qualitativement la cinétique de réponses des paramètres contrôlant la VO2max pourrait nous éclairer sur des individus déclarés non-répondeurs dans certains cas, alors qu’il ne s’agirait que d’un problème de timing dans l’évaluation des effets de l’entraînement, et ce pour des études de moins de six semaines notamment. Pour avoir un ordre d’idée sur les variations attendues de VO2max à l’issue d’un cycle d’entraînement, l’étude HERITAGE a rapporté que l’amélioration de la VO2max pouvait se situer en moyenne entre 400 ml. min-1 et 1 L. min-1 à l’issue d’un cycle d’entraînement.
Individualisation de la programmation de l’entraînement
10On peut s’interroger sur la réversibilité de ce profil de non-répondeur en modifiant un ou plusieurs facteurs, tels que l’intensité, la durée ou le type d’activité contractile.
Différencier les intensités pour stimuler la capacité aérobie chez un non-répondeur
11Intéressons-nous tout d’abord à l’intensité des séances. Différentes équipes ont démontré que l’entraînement continu en endurance pendant 40-60 min à 65 % de VO2max et l’entraînement en sprint (par exemple, 4-6 × 30 secondes, récupération de 4 minutes) pouvaient conduire aux mêmes adaptations physiologiques chez des sujets sédentaires (Burgomaster et al., 2008), malgré une demande énergétique et des stimuli cellulaires fortement différents. Cependant, dans les deux cas, ces équipes observent de fortes variations interindividuelles, avec des paramètres physiologiques qui s’améliorent et d’autres non, et ce quel que soit le type d’entraînement. Aussi, une étude s’est intéressée à déterminer si des non-répondeurs pouvaient s’améliorer en réponse à deux protocoles d’entraînement d’intensités différentes menés pendant trois semaines (30 minutes à 65 % de VO2max) et (8 × 20 secondes à 170 % de VO2max) par des personnes actives (Bonafiglia et al., 2016). Les deux protocoles étaient réalisés avec trois mois d’intervalle. Pour déterminer si les participants étaient non-répondeurs pour les paramètres physiologiques étudiés (VO2max, seuil lactique, et fréquence cardiaque sous-maximale), les chercheurs se sont basés sur l’absence d’augmentation, ou de diminution de ces paramètres inférieure à deux fois l’erreur type (ET) ; l’erreur type étant la déviation standard (SDdiff), calculable sous Excel, observée entre deux répétitions pour chaque test, divisée par la racine de 2 : ET = SDdiff/√2. Un individu est ainsi défini non-répondeur pour VO2pic, le seuil lactique, ou la FC sous-maximale dans cette étude, lorsqu’il n’a pas réussi à obtenir une variation de ET à partir de zéro (que ce soit une augmentation ou une diminution). Tout changement supérieur à deux fois ET signifie que cette réponse est une véritable adaptation physiologique au-delà de ce qui pourrait résulter d’une variabilité technique et / ou biologique (Hopkins, 2000).
12Cette étude a montré que tous les participants amélioraient leur VO2max, leur seuil anaérobie et leur fréquence cardiaque sous-maximale avec au moins un des deux programmes d’entraînement, voire les deux (Bonafiglia et al., 2016). Ceci signifie qu’un individu non-répondeur pour un programme donné peut devenir répondeur avec un autre programme d’entraînement, qui lui est plus approprié en termes d’intensité. Autrement dit, de par leurs prédispositions génétiques, certaines personnes sont susceptibles de mieux répondre à des stimuli lents et continus en endurance alors que d’autres sont plus sensibles à des stimuli répétés et de haute intensité. Le profil de sujet non-répondeur est donc réversible, à condition d’individualiser la planification de l’entraînement, en prenant en considération ici l’intensité à laquelle le sujet est susceptible de répondre. Soulignons que la génétique et l’environnement familial influencent l’héritabilité. L’étude HERITAGE avait démontré que 50 % des adaptations de VO2max étaient associées à des aspects génétiques. Ces aspects relatifs aux prédispositions génétiques sont développés dans le Chapitre 3 « Génétique, sport et performance ».
Prescription de l’intensité d’entraînement en fonction du stress métabolique
13De nombreux programmes d’entraînement, que ce soit pour des études scientifiques, pour des sports collectifs ou pour des groupes de sportifs, proposent encore des entraînements standardisés en termes de fréquence et d’intensité, avec exactement les mêmes contenus d’entraînement pour chaque participant du groupe. N’est alors pas pris en considération le stress métabolique, qui varie considérablement entre les individus pour un même pourcentage de VO2max par exemple (Scharhag-Rosenberger et al., 2010). On retrouve ainsi de fortes variations interindividuelles des valeurs de lactatémie ou des temps limites à l’épuisement, lorsqu’il s’agit d’exercices à intensité modérée ou élevée, réalisés à un pourcentage fixé de VO2max ou de FCmax. Cette hétérogénéité s’accroît encore plus pour des pourcentages élevés de VO2max. De plus, certains athlètes seront dans la capacité de réaliser entièrement des sessions d’entraînement à 60-75 % de VO2max, tandis que d’autres n’y parviendront pas. Aussi, le seul paramètre de VO2max ne suffit pas pour définir les intensités d’entraînement, surtout si l’on inclut des séquences à haute intensité. En effet, il a été montré que la prescription des intensités d’entraînement, en se basant sur les seuils ventilatoires, témoins indirects du stress métabolique, permettait de réduire les variations interindividuelles, comparativement à un pourcentage donné de VO2max. Par ailleurs, la lactatémie est également un témoin indirect du stress métabolique. De récentes études menées chez l’animal par Hoshino et al. (2015) tendent à montrer que le lactate pourrait activer différentes voies de signalisation intracellulaire, conduisant ainsi au développement de la capacité aérobie musculaire, du réseau capillaire et de l’activation de la dégradation des graisses. Ainsi, calibrer l’entraînement à un pourcentage donné de VO2max et FCmax revient à minimiser l’importance du stress métabolique individuel et ses conséquences sur les adaptations musculaires, source de non-réponse à l’entraînement.
Différencier les durées cumulées par semaine pour stimuler la capacité aérobie d’un non-répondeur
14D’autres travaux ont rapporté que la durée totale cumulée d’endurance par semaine pouvait être un autre facteur limitant, qui, lorsqu’il est pris en compte, permet également de réduire le nombre de non-répondeurs, voire d’obtenir 100 % de répondeurs. Ainsi, comme l’indique la Figure 2 relative à l’évolution de la puissance maximale aérobie en fonction du nombre de séances d’une heure par semaine, la prévalence de non-réponse pour l’aptitude aérobie diminue graduellement chez des personnes en bonne santé (avec une VO2max moyenne de 42,4 ml. min-1.kg-1), lorsque le nombre d’heures d’endurance par semaine augmente (de 1, 2, 3 et 4 à 5 h par semaine respectivement : Montero et Lundby, 2017).
15Plus spécifiquement, la prévalence de non-répondeurs à l’entraînement, était de 69, 40 et 29 % chez des personnes qui s’entraînaient respectivement 1 h, 2 h et 3 h par semaine, alors qu’elle était de 0 % pour des personnes s’entraînant 4 à 5 h par semaine. De plus, la Figure 3 montre, que la prévalence de non-répondeurs est totalement abolie dans cette étude, lorsque l’on ajoute deux séances supplémentaires d’1 h par semaine pour les personnes initialement non répondeuses à 1 h, 2 h et 3 h par semaine. Les auteurs attribuent ces modifications à des adaptations d’ordre hématologique, avec une augmentation rapide de la quantité d’hémoglobine dans le sang, permettant ainsi un meilleur transport de l’oxygène.
16Par conséquent, des individus sont classés faibles ou non-répondeurs dans certains cas, alors qu’ils sont tout simplement des lents répondeurs, et ont besoin d’une durée plus importante de stimuli que d’autres, pour améliorer leur capacité aérobie.
Différencier les propriétés contractiles pour stimuler la capacité aérobie chez un non-répondeur
17Par ailleurs, pour développer la condition physique et l’aptitude aérobie d’une personne, un entraînement en endurance et/ou un entraînement avec du fractionné à haute intensité est naturellement proposé. Il est également intéressant de souligner ici qu’un entraînement de musculation en circuit training peut également améliorer la capacité aérobie, et notamment le système cardio-respiratoire (Hautala et al., 2006). Si les circuits training sont surtout connus pour développer les adaptations neuromusculaires, avec notamment des améliorations de la force et de la puissance musculaires, une équipe de chercheurs a comparé les adaptations aérobies en réponse à un entraînement en circuit training : 15 exercices impliquant la majorité des muscles avec des séries de 8-12 répétitions jusqu’à l’épuisement (8-12 RM) avec celles d’un entraînement en endurance (40 min comprenant 5 min d’échauffement, suivies de 30 min à 70-80 % de la FCmax, puis de 5 min de récupération active, Hautala et al., 2006). Les entraînements étaient programmés sur deux semaines, à une fréquence de cinq séances par semaine. Les participants à cette étude ont réalisé les deux programmes d’entraînement, entrecoupés de deux mois de reprise de leur activité sportive habituelle. Dans les deux cas, les chercheurs ont mis en évidence la même hétérogénéité de réponses pour les valeurs pic de VO2 et de force isométrique après les deux types de programme, avec des individus non-répondeurs à chaque fois. Cependant, si les stimuli contractiles étaient très différents d’un programme à l’autre, il est important de noter que tous les participants répondaient au moins à l’un des deux types d’entraînement. Ceci démontre une fois encore la pertinence de l’individualisation de la planification de l’entraînement pour une personne donnée en fonction de ses caractéristiques physiologiques et de ses prédispositions génétiques pour répondre à un type d’entraînement qui lui convient le mieux.
18Et si finalement, d’après les travaux présentés ci-dessus, le profil de « non-répondeur » n’existait pas, mais dépendait d’un type d’entraînement individualisé, propre à chacun ? Aussi, afin d’être sûr de pouvoir développer l’aptitude aérobie d’un individu, qu’il soit sédentaire ou athlète de haut niveau, trois critères indépendants sont donc à appréhender. Ainsi, pour que tous les individus puissent répondre efficacement à un cycle d’entraînement personnalisé, l’entraîneur/le coach sportif ne doit pas hésiter à prendre en considération l’intensité d’exercice (fractionné à haute intensité ou continu en endurance), et/ou le volume d’entraînement (avec un minimum de 3 h par semaine pour obtenir une prévalence nulle de non-répondeur) et/ou le type et le nombre de contractions musculaires d’entraînement (force ou endurance) pour déterminer les capacités de réponse d’une personne. L’individualisation de l’entraînement est donc un facteur primordial pour faire progresser les qualités aérobies et la condition physique d’un individu donné.
Optimiser la récupération par la nutrition
19Outre l’individualisation de l’entraînement, les capacités de récupération sont également à prendre en compte et l’amélioration de la performance et/ou de la condition physique peut être optimisée par la nutrition au cours des phases de récupération. Les capacités de récupération peuvent être optimisées par la nutrition des sportifs, ce qui permettra de favoriser les adaptations à l’entraînement. À l’inverse, si la nutrition n’est pas considérée comme un pilier de l’entraînement, ceci peut être un frein à la progression du sportif. En effet, la prise d’une supplémentation nutritionnelle en glucides et en protéines immédiatement à l’issue d’une séance d’entraînement (que ce soit d’endurance, ou de musculation) permet d’optimiser les adaptations au niveau musculaire, en bénéficiant d’un statut hormonal propice. La sécrétion basale d’insuline au sein du pancréas est inhibée par les catécholamines (adrénaline et noradrénaline) au cours de l’exercice. Immédiatement à l’arrêt de l’effort, on observe une baisse brutale des concentrations de catécholamines, permettant une libération de l’insuline stockée au cours de l’exercice (Blomstrand et Saltin, 1999). L’organisme se retrouve dans une situation favorable au restockage des réserves énergétiques, puisque l’insuline stimule les mises en réserve énergétiques. L’apport de précurseurs glucidiques et protéiques jusqu’à 2 heures de récupération après l’effort permet donc de favoriser l’anabolisme musculaire par rapport à une situation où le sportif ne reçoit aucune supplémentation nutritionnelle. Cet apport contribue ainsi à optimiser la récupération et permet aux sportifs d’être dans un état optimal pour la séance suivante. De plus, rappelons que cet apport glucido-protéique permet de réduire les apports en glucides au cours des repas, et de favoriser la prise de végétaux, souvent négligée chez les sportifs aux dépens des glucides. La nutrition, facteur clef de la récupération, peut permettre d’expliquer également les faibles réponses à l’entraînement dans certains cas, si elle n’est pas correctement optimisée et adaptée individuellement aux besoins de chaque sportif. Ces aspects seront développés dans le Chapitre 11 « Individualisation de la nutrition ».
Flexibilité dans la programmation de l’entraînement
20Rappelons qu’un programme d’entraînement standardisé ne prend pas en compte l’hétérogénéité des niveaux d’expertise et des aptitudes individuelles à récupérer après chaque séance, et de manière consécutive l’impact des séances au cours de la récupération. En effet, l’augmentation du niveau d’expertise joue sur la réactivation du système parasympathique au cours de la récupération et permet une meilleure régulation du métabolisme. Cependant, à même niveau d’expertise, certains individus récupéreront plus facilement et seront dans un état plus favorable pour s’adapter à la séance suivante par rapport à d’autres. Ceci conduit certaines études à mettre en exergue des individus non-répondeurs ou faibles-répondeurs, du fait d’un problème de délai de récupération, lié aux capacités physiologiques inhérentes à chacun et au niveau d’entraînement.
21Afin de prendre en compte ces capacités individuelles de récupération au cours des programmes d’entraînement standardisés, un groupe de chercheurs a alors comparé deux types de programme. Un groupe de sujets réalisait un programme d’entraînement prédéfini et bien standardisé, et un autre groupe réalisait un entraînement qui était adapté jour après jour en fonction de la variabilité de la fréquence cardiaque le matin au repos (Kiviniemi et al., 2007, 2010). Si cette variabilité de la fréquence cardiaque était élevée ou à un niveau stable par rapport aux valeurs de références de base du sportif, l’entraîneur pouvait prescrire la séance d’entraînement prévue, et en particulier permettre la réalisation de séances à haute intensité. En revanche, si les expérimentateurs observaient une baisse de la variabilité de la fréquence cardiaque le matin, le sportif restait au repos pour la journée ou bien réalisait une séance de plus faible intensité qu’initialement prévue. Il ressort de ces travaux, que l’entraînement adapté au jour le jour aboutit à une meilleure amélioration de la VO2max et de la charge maximale de travail, par rapport à un entraînement prédéfini et immuable. Ainsi, la flexibilité de la programmation de l’entraînement est une notion à ne pas négliger par les entraîneurs. Cette remarque est confortée par les travaux de Capostagno et al. (2014) qui ont montré qu’une programmation d’entraînement adaptée au jour le jour permettait de réduire les variations individuelles et, consécutivement, le nombre de « non-répondeurs ».
Prendre en compte la spécificité féminine
22Les préparateurs physiques sont plutôt de la gent masculine et considèrent encore comme tabou de parler du cycle féminin avec leurs athlètes féminines. Les travaux du Docteur Carole Maître, gynécologue de l’INSEP, ont pourtant révélé de nombreux troubles au cours du cycle menstruel en réalisant un questionnaire auprès de 363 sportives de l’INSEP : à savoir des syndromes de dysménorrhée (douleur de règles) pour 65 % d’entre elles et un syndrome prémenstruel pour 83 %. Ce chiffre est très élevé, surtout si l’on sait que ce n’est pas du tout pris en compte dans la préparation des athlètes. Carole Maître explique que « le syndrome prémenstruel se définit par des symptômes physiques, tels qu’une hyperlaxité des ligaments, des crampes, des maux de tête, une prise de poids, de la fatigue, des mastodynies (douleur de la poitrine), mais aussi par des symptômes psychiques ». Ces symptômes surviennent 5 à 8 jours avant l’arrivée des règles, et élèvent potentiellement le risque de blessures, limitant alors les réponses adaptatives à l’entraînement. Comme le souligne l’étiopathe Cécile Bertier, dans son mémoire de DU de Préparation physique et réathlétisation (2017- Université d’Évry Val d’Essonne), « si les dysménorrhées ou le syndrome prémenstruel étaient considérés comme une “blessure”, la possibilité de modification de la planification ne serait alors plus une contrainte, mais une nécessité ». Ainsi, dans une optique d’optimisation de la performance, il semble nécessaire pour le préparateur physique de pouvoir être flexible dans sa programmation, en introduisant des exercices musculaires congestionnant ou au contraire décongestionnant la sphère abdominale, en fonction de la période du cycle et de l’apparition ou non des syndromes de dysménorrhée et/ou prémenstruel chez chaque athlète dont il s’occupe. La nécessité de considérer les spécificités féminines dans un dessein d’individualisation sera évoquée dans le Chapitre 5, « Spécificités féminines ».
À retenir
• individualisation de la programmation de l’entraînement ;
• intensité (sprint ou endurance continu) en fonction de ses prédispositions ;
• stress métabolique et seuils ventilatoires, et non % de VO2max ou % de FCmax ;
• minimum 3 heures d’endurance par semaine, pour pouvoir observer des adaptations physiologiques ;
• type de contraction (choisir circuit training ou endurance continu) en fonction de ses prédispositions ;
• importance de la nutrition au cours des premières heures de récupération ;
• flexibilité de la programmation d’entraînement ;
• tenir compte de la variabilité de la fréquence cardiaque le matin au repos ;
• pas d’entraînement standardisé, mais individualiser l’entraînement en fonction des capacités de récupération de chacun ;
• prise en considération de la singularité féminine et adaptation l’entraînement en fonction des périodes du cycle si besoin.
Existence de répondeurs négatifs à l’entraînement
23De façon étonnante, il nous semble impératif de souligner dans ce chapitre que l’étude HERITAGE a mis en évidence des réponses négatives à l’entraînement chez certaines personnes. Au lieu d’avoir les effets bénéfiques escomptés, s’entraîner aura chez ces personnes des effets délétères sur leur santé, et pourra accroître les risques de diabètes et de problèmes cardiovasculaires (Bouchard et al., 2012). En effet, une réponse négative à l’entraînement se définit par une modification d’un paramètre physiologique induite par l’exercice, qui aggrave au moins un facteur de risques (ex : hyperglycémie, augmentation de la pression systolique au repos, etc.), au-delà de l’erreur de mesure ou de la variation journalière attendue. Les travaux menés par Bouchard et al. (2012) ont porté sur différents facteurs de risques de santé, à savoir les taux plasmatiques à jeun d’insuline, de triglycérides, et d’HDL-C, ainsi que sur les valeurs de pression systolique au repos, chez des personnes appartenant à la cohorte de l’étude HERITAGE. Ainsi, ces travaux ont mis en exergue que 6 à 9 % des personnes (quelles que soient leurs origines) apparemment en bonne santé et sans médication pour des anomalies de tension, de glycémie, ou de lipidémie, répondaient négativement pour au moins un des facteurs de risques lorsqu’elles étaient soumises à un même exercice que le reste des participants de l’étude (Tab. 1). Si le sexe et l’ethnie ne sont pas des facteurs confondants, la prévalence de ces effets négatifs est similaire quelle que soit la charge d’entraînement.
Tableau 1 – Prévalence de répondeurs négatifs au sein de la cohorte HERITAGE.
Chez les athlètes noirs (≤ 473) | Chez les athlètes blancs (≤ 250) | ||||
Facteur de risque | 2 × TE | N | % | N | % |
∆ Insuline à jeun | N ≥ 24 pmol/L | 38 | 9 | 17 | 9 |
∆ Cholestérol | N ≤ 0,12 mmol/L | 28 | 6 | 19 | 8 |
∆ Triglycérides | N ≥ 0,42 mmol/L | 37 | 8 | 19 | 8 |
∆ Pression artérielle systolique | N ≥ 10 mm Hg | 28 | 6 | 16 | 7 |
TE : erreur technique définie par l’écart-type intrasujet calculé à partir de mesures répétées. Elle comprend une combinaison de l’erreur de mesure et de la variation jour après jour. Pour convertir la concentration d’insuline exprimée en pmol/L en mU. L, diviser par 6,945. Pour la concentration d’HDL-C exprimée en mmol/L en mg/dL, diviser par 0,02586. Pour convertir la concentration de triglycérides exprimée en mmol/L en mg/dL, diviser par 0,01129. |
24Les causes de ces phénomènes ne sont à ce jour pas encore connues, mais ces effets délétères ne peuvent être expliqués par le niveau d’entraînement des sujets, l’âge, la quantité d’exercices imposée dans le programme d’entraînement, ou le manque d’amélioration des aptitudes cardio-respiratoires et de la condition physique. Il est donc urgent que des travaux de recherche soient menés pour comprendre et identifier les facteurs potentiellement néfastes qui contrecarrent les effets bénéfiques de l’exercice chez 6 à 9 % de la population.
Conclusion
25La compréhension de l’évolution des paramètres physiologiques peut permettre de mieux appréhender les mécanismes d’adaptation et de pouvoir prescrire de nouvelles stratégies d’entraînement. Prendre ainsi en compte l’individu dans sa spécificité permet d’obtenir de meilleures réponses à l’entraînement qu’à l’issue de programmes génériques et globaux, avec notamment une attention particulière sur les différentes modalités d’entraînement (intensité, durée supérieure à 3 heures/semaine, type d’activité contractile). Optimiser la récupération par la prise en compte de l’état de fatigue au jour le jour et par la nutrition, nous rappelle que ces facteurs doivent faire partie intégrante du processus global de planification de l’entraînement, notamment chez les athlètes élites. Dans ce sens, la flexibilité dans la planification en fonction de la variabilité de la fréquence cardiaque journalière, mais aussi du cycle féminin permet également d’obtenir de meilleurs gains de performance et de meilleures adaptations physiologiques. Néanmoins, malgré toutes ces préconisations prises en compte pour favoriser les adaptations positives à l’entraînement, l’exercice physique peut malheureusement avoir des effets délétères sur la santé d’une petite partie de la population (8-9 %). De futures recherches sont donc nécessaires pour appréhender les différents biomarqueurs physiologiques, cellulaires, génomiques et épigénétiques impactant les réponses à l’exercice, dans un contexte d’optimisation de la performance et de la santé.
Bibliographie
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Blomstrand, E. et Saltin, B. (1999). Effect of muscle glycogen on glucose, lactate and amino acid metabolism during exercise and recovery in human subjects. The Journal of Physiology, 514(Pt 1), 293‑302. https://0-doi-org.catalogue.libraries.london.ac.uk/10.1111/j.1469-7793.1999.293af.x
10.1111/j.1469-7793.1999.293af.x :Bonafiglia, J. T., Rotundo, M. P., Whittall, J. P., Scribbans, T. D., Graham, R. B. et Gurd, B. J. (2016). Inter-individual variability in the adaptive responses to endurance and sprint interval training: A randomized crossover study. PLOS One, 11(12), e0167790. https://0-doi-org.catalogue.libraries.london.ac.uk/10.1371/journal.pone.0167790
10.1371/journal.pone.0167790 :Bouchard, C., Blair, S. N., Church, T. S., Earnest, C. P., Hagberg, J. M., Häkkinen, K., Jenkins, N. T., Karavirta, L., Kraus, W. E., Leon, A. S., Rao, D. C., Sarzynski, M. A., Skinner, J. S., Slentz, C. A. et Rankinen, T. (2012). Adverse metabolic response to regular exercise: Is it a rare or common occurrence? PLOS One, 7(5), e37887. https://0-doi-org.catalogue.libraries.london.ac.uk/10.1371/journal.pone.0037887
10.1371/journal.pone.0037887 :Burgomaster, K. A., Howarth, K. R., Phillips, S. M., Rakobowchuk, M., Macdonald, M. J., McGee, S. L. et Gibala, M. J. (2008). Similar metabolic adaptations during exercise after low volume sprint interval and traditional endurance training in humans. The Journal of Physiology, 586(1), 151‑160. https://0-doi-org.catalogue.libraries.london.ac.uk/10.1113/jphysiol.2007.142109
10.1113/jphysiol.2007.142109 :Capostagno, B., Lambert, M. I. et Lamberts, R. P. (2014). Standardized versus customized high-intensity training: Effects on cycling performance. International Journal of Sports Physiology and Performance, 9(2), 292‑301. https://0-doi-org.catalogue.libraries.london.ac.uk/10.1123/ijspp.2012-0389
10.1123/ijspp.2012-0389 :Hautala, A. J., Kiviniemi, A. M., Mäkikallio, T. H., Kinnunen, H., Nissilä, S., Huikuri, H. V. et Tulppo, M. P. (2006). Individual differences in the responses to endurance and resistance training. European Journal of Applied Physiology, 96(5), 535‑542. https://0-doi-org.catalogue.libraries.london.ac.uk/10.1007/s00421-005-0116-2
10.1007/s00421-005-0116-2 :Hopkins, W. G. (2000). Precision of the estimate of a subject’s true value [Excel spreadsheet]. Internet Society for Sport Science. www.sportsci.org/resource/stats/xprecisionsubject.xls
Hoshino, D., Tamura, Y., Masuda, H., Matsunaga, Y. et Hatta, H. (2015). Effects of decreased lactate accumulation after dichloroacetate administration on exercise training-induced mitochondrial adaptations in mouse skeletal muscle. Physiological Reports, 3(9), e12555. https://0-doi-org.catalogue.libraries.london.ac.uk/10.14814/phy2.12555
10.14814/phy2.12555 :Kiviniemi, A. M., Hautala, A. J., Kinnunen, H., Nissilä, J., Virtanen, P., Karjalainen, J. et Tulppo, M. P. (2010). Daily exercise prescription on the basis of HR variability among men and women. Medicine and Science in Sports and Exercise, 42(7), 1355‑1363. https://0-doi-org.catalogue.libraries.london.ac.uk/10.1249/mss.0b013e3181cd5f39
10.1249/mss.0b013e3181cd5f39 :Kiviniemi, A. M., Hautala, A. J., Kinnunen, H. et Tulppo, M. P. (2007). Endurance training guided individually by daily heart rate variability measurements. European Journal of Applied Physiology, 101(6), 743‑751. https://0-doi-org.catalogue.libraries.london.ac.uk/10.1007/s00421-007-0552-2
10.1007/s00421-007-0552-2 :Meinild Lundby, A. K., Jacobs, R. A., Gehrig, S., Leur, J. de, Hauser, M., Bonne, T. C., Flück, D., Dandanell, S., Kirk, N., Kaech, A., Ziegler, U., Larsen, S. et Lundby, C. (2018). Exercise training increases skeletal muscle mitochondrial volume density by enlargement of existing mitochondria and not de novo biogenesis. Acta Physiologica (Oxford, England), 222(1). https://0-doi-org.catalogue.libraries.london.ac.uk/10.1111/apha.12905
10.1111/apha.12905 :Montero, D. et Lundby, C. (2017). Refuting the myth of non-response to exercise training: “Non-responders” do respond to higher dose of training. The Journal of Physiology, 595(11), 3377‑3387. https://0-doi-org.catalogue.libraries.london.ac.uk/10.1113/JP273480
10.1113/JP273480 :Pedersen, B. K. (2009). The diseasome of physical inactivity–and the role of myokines in muscle--fat cross talk. The Journal of Physiology, 587(Pt 23), 5559‑5568. https://0-doi-org.catalogue.libraries.london.ac.uk/10.1113/jphysiol.2009.179515
10.1113/jphysiol.2009.179515 :Physical activity guidelines Advisory Committee report, 2008 to the Secretary of Health and Human Services (2008). Department of Health and Human Services. https://health.gov/our-work/nutrition-physical-activity/physical-activity-guidelines/previous-guidelines/2008-physical-activity-guidelines/advisory-report
Scharhag-Rosenberger, F., Walitzek, S., Kindermann, W. et Meyer, T. (2012). Differences in adaptations to 1 year of aerobic endurance training: Individual patterns of nonresponse. Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports, 22(1), 113‑118. https://0-doi-org.catalogue.libraries.london.ac.uk/10.1111/j.1600-0838.2010.01139.x
10.1111/j.1600-0838.2010.01139.x :Scharhag-Rosenberger, F., Meyer, T., Gässler, N., Faude, O. et Kindermann, W. (2010). Exercise at given percentages of VO2max: heterogeneous metabolic responses between individuals. Journal of Science and Medicine in Sport, 13(1), 74‑79. https://0-doi-org.catalogue.libraries.london.ac.uk/10.1016/j.jsams.2008.12.626
10.1016/j.jsams.2008.12.626 :Vollaard, N. B. J., Constantin-Teodosiu, D., Fredriksson, K., Rooyackers, O., Jansson, E., Greenhaff, P. L., Timmons, J. A. et Sundberg, C. J. (2009). Systematic analysis of adaptations in aerobic capacity and submaximal energy metabolism provides a unique insight into determinants of human aerobic performance. Journal of Applied Physiology, 106(5), 1479‑1486. https://0-doi-org.catalogue.libraries.london.ac.uk/10.1152/japplphysiol.91453.2008
10.1152/japplphysiol.91453.2008 :Auteur
Claire Thomas-Junius est professeure des universités au département STAPS de l’université Évry-Paris Saclay, en physiologie de l’exercice et dirige l’UMR LBEPS (laboratoire de biologie de l’exercice pour la performance et la santé). Ses recherches portent sur les réponses et les adaptations du métabolisme énergétique au cours des exercices de haute intensité.
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