Enfant et exercice aérobie : Croissance et...

Enfant et exercice aérobie :

Croissance et Entraînement

Plan

1. Caractéristiques des enfants

1.1 - Spécificité métabolique de l’enfant

1.2 - Réponses spécifiques de l’enfant à l’exercice

Plan

2. Performance aérobies de l’enfant

2.1 - Consommation maximale d ’oxygène

2.2 - Coût énergétique de la course

2.3 - Vitesse maximale aérobie

2.4 - Endurance aérobie

Plan

3. Effets de l’entraînement

3.1 - Contrôle de l’intensité d’exercice

3.2 - Récupération

1. Caractéristiques des enfants

1.1 Spécificité métabolique

[Glycogène] Adulte >

Enfant

[ATP] Enfant =

Adulte

[CP] Enfant =

Adulte

Substrats métaboliques

Phosphofructokinase

(PFK)

Adulte 50% >

Enfant

Succinate

déshydrogénase

(SDH)

Enfant 40% >

Adulte

Activité enzymatique

Conséquences

• Pas de limitations métaboliques à l’utilisation

des substrats immédiatement disponibles.

• A charge égale, la lactatémie est inférieure chez

l’enfant.

• Fonctionnement aérobie égal ou supérieur à

celui de l’adulte.

1. Caractéristiques des enfants

1.2 Réponses spécifiques à l’exercice

Cinétique de VO2 au début de

l ’exercice

Accumulation de lactate en

fonction de l ’âge

Réponses hémodynamiques centrale et périphérique à l’exercice.

Comparaisons entre enfant et adulte (d’après Bar-Or, 1983)

Fonctions Réponse de l’enfant comparée à celle

de l’adulte

Fréquence cardiaque maximale Plus élevée

Fréquence cardiaque sous maximale Plus élevée

Volume d’éjection systolique maximal Plus faible

Volume d’éjection systolique sous maximal Plus faible

Débit cardiaque sous maximal Un peu plus faible

Différence artério-veineuse en O2 maximale Moins élevée (prépubères) à identique

Débit sanguin des muscles en activité Plus élevé

Pressions systolique et diastolique sous

maximales

Plus faible

Pressions systolique et diastolique maximales Plus faible

Intensités et durées d’exercice

spontané des enfants

Bailey et al. (1995), MSSE, 27(3), 1033-1041

Etude dans des conditions naturelles

15 enfants âgés de 6 à 10 ans

Observations entre 8h et 20h

Bailey et al. (Med. Sci. Sport Exerc., 1995)

95% de l ’activité

physique intense dure

moins de 15 s

Pas d’exercice d ’une

durée supérieure à 10 min

Durée moyenne des

"bouts"d’exercice: 20s

Hypothèse ?

Activité physique entraîne une augmentation de la

production de GH ==> effet sur anabolisme

Chez le rat, l’administration de GH de façon "pulsative"

stimule l’anabolisme d’une façon plus importante

qu’une injection continue

2. Performances aérobies chez

l’enfant

Facteurs déterminant la

performance aérobie

La consommation maximale d ’oxygène

Les différents « seuils » physiologiques

Seuil ventilatoire

Intensité pour une [La] donnée

Etat stable de concentration de lactate

Endurance aérobie

Coût énergétique de la course

Modèle de performance

Plus haut état stablede VO2 maintenu

PERFORMANCE EN COURSE DE DUREE

Coût énergétique

PLUS GRANDE ALLURE DE COURSEPOUVANT ETRE MAINTENUE

V O2 maxPourcentage deVO2 max uti lisé

Modèle de prédiction de la performance en course de durée(adapté de MacCormack et coll., 1991).

..

.

2. Performances aérobies chez

l’enfant

2.1 Consommation maximale d’oxygène

Test maximal (aérobie) chez

l ’adulte

Consommation d’O2 maximale (plateau)

Fréquence cardiaque maximale

Concentration de lactate > 9-10 mmol.l-1

Quotient respiratoire supérieur à 1,1

Epuisement apparent

Test maximal (aérobie) chez

l ’enfant

Consommation d’O2 maximale (Pic)

Fréquence cardiaque maximale

Concentration de lactate > 6-7 mmol.l-1

Quotient respiratoire supérieur à 1

Epuisement apparent

Mesures énergétiques à l’exercice

Consommation maximale

d’oxygène

Evolution de la VO2 max chez les garçons (G) et les filles (F) nonsportifs (N.Sp) (adapté de Falgairette, 1987).

5 10 15 20

20

40

60

80

N.Sp

N.Sp G

F

VO2 max (ml.kg-1.min-1).

.

âge (ans)11 ans

Relation VO2max versus masse

0,5

0,7

0,9

1,1

1,3

1,5

1,7

1,9

2,1

2,3

2,5

20 30 40 50 60 70

masse (kg)

VO

2m

ax (

l.m

in-

1)

VO2max: effet de la croissance

En l.min-1: de l’enfance à l’adolescence

– augmentation chez les garçons (de 1,2 à 2,7 l.min-1

entre 6 et 15 ans), maximale lors du de vitesse de

croissance en taille

– Stagnation chez les filles à partir de 13-14 ans (de 85 à

70% de la valeur des garçons, 2 l.min-1 à 14 ans)

Chez les garçons: +150% entre 8 et 16 ans

Chez les filles: +80% entre 8 et 16 ans (Armstrong et Welsman, 2000)

Relation VO2max versus masse

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

20 30 40 50 60 70

masse (kg)

VO

2m

ax (

ml.k

g-

1.m

in-

1)

y = -0,4455x + 60,8172, r 2 = 0,3024, p<0,001

VO2max: effet de la croissance

En ml.kg-1.min-1: de l’enfance à l’adolescence

– Plus élevée que chez les adultes sédentaires

– 48 à 50 ml.kg-1.min-1 chez les garçons

– 35 à 45 ml.kg-1.min-1 chez les filles

Corrélée à la masse corporelle ou à la taille (r>0,7)

VO2max est inversement proportionnel à la masse corporelle

Ce modèle ne permet pas d’éliminer l’influence de la masse

VO2max: effet de la croissance

Pour comparer les enfants entre eux, il faut définir la relation entre masse corporelle et VO2max….et le métabolisme n’est pas directement lié à la masse corporelle.

Méthodes allométriques

Dénominateur propre en fonction des dimensions corporelles: r = 0,67 en théorie (de 0,23 à 1,10, suivant les études)

VO2 max proportionnel à la surface transversale du muscle

Armstrong et al., 1995; Welsman et al., 1996

VO2max: effet de la croissance

Welsman et al. (1996): augmentation de VO2max chez des enfants, adolescents et adultes en utilisant ces méthodes

Chez les filles, VO2max se maintient pendant la croissance et diminue à l’âge adulte

Armstrong et al., 1999: augmentation progressive entre 11 et 13 ans, indépendante des dimensions corporelles chez les garçons et les filles

2. Performances aérobies chez

l’enfant

2.2 Coût énergétique de la course

Coût énergétique et économie de course

Economie de course : c’est la consommation d’oxygène requise pour réaliser un exercice à une intensité donnée. Elle s’exprime en ml.kg-1.min-1

Coût énergétique de la course : c ’ est la quantité d’oxygène requise pour parcourir une distance donnée. Il s’exprime en millilitres d’oxygène par kilogramme de masse corporelle et par mètre (ml.kg-1.m-1)

Coût énergétique et âge

.

Evolution du coût énergétique de la course (CE) en fonctionde l'âge chez des garçons âgés de 6 à 18 ans . Adapté deKrahenbuhl et al. (1989) et Daniels et al. (1973).

,2

,21

,22

,23

,24

,25

,26

,27

,28

,29

4 6 8 10 12 14 16 18 âge (ans)

CE

(m

l.k

g-1 .

m-1

)

30

40

50

60

9 11 13 15

vitesse (km.h-1)

VO2 max (ml.kg-1.min-1).

70

VO2 max, à différents âges, en fonction de la vitesse maximalede course au test navette (d'après Léger et coll., 1988).

: 8 ans

: 10 ans

: 12 ans

: 14 ans

: 16 ans

: 18 ans

.

Coût énergétique chez l’enfant

Mouvements parasites

Relâchement agonistes antagonistes

Rapport fréquence amplitude

Technique de course

Efficacité moindre des muscles

Autres ???

2.3 Vitesse Maximale Aérobie

2. Performances aérobies chez

l’enfant

Modèle de performance et VMA

2. Performances aérobies chez

l’enfant

2.4 Endurance aérobie

Seuil ventilatoire et âge

45

50

55

60

65

70

75

6 8 10 12 14 16 18

âge (ans)

: garçons

: filles

SV (%VO2 max)

Evolution du Seuil Ventilatoire (SV) en fonction de l'âge(adapté de Reybrouck et coll., 1985).

.

.

0

100

200

300

400

500

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

: garçons

: filles

âge (ans)

tlim

(s)

Evolution du Tlim avec l ’âge

.

75

80

85

90

95

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80

enfants âgés de 12 à 15 ans adultes

Tlim (min)

%V

MA

Pourcentage de vitesse maximale aérobie pouvant êtr e soutenu enfonction de la durée de l'exercice pour des enfants et des adul tes(d'après Léger , 1996)

%VMA = f(Tlim)

Relation Tlim et Log%VMA

3. Effets de l’entraînement

Evolution de la VO2 max chez les gar çons (G) et les filles (F) sportifs

(Sp) et non sportifs (N.Sp) (adapté de Falgairette, 1987)

5 10 15 20

20

40

60

80

: tapis roulant

N.Sp

N.Sp

Sp

Sp

G

F

VO2 max (ml.kg-1.min-1).

âge (ans)11 ans

F

G

Effets de l ’entraînement sur VMA

Limites de entraînement chez l’enfant

Programmes de « courte durée »

Participation

Échantillons de petite taille (risque d’erreurs

de type 2)

3. Effets de l’entraînement

3.1 Contrôle de l’intensité d’exercice

Contrôler les allures de course

Fréquence cardiaque

Vitesse maximale aérobie

Perception de l ’effort

Autres ???

Contrôle des allures de course

.

0

2

4

6

8

10

12

14

185 190 195 200 205 210 215 220 225 230

FC max (bpm)

moyenne théorique = 206

n = 57

Fré

qu

en

ce

% Fréquence cardiaque de réserve

modérée

50%

Vigoureuse

60%

Intense

75%

G F G F G F

12-14 140 143 152 154 170 171

14-16 138 140 150 152 169 170

16-18 125 138 148 150 168 169

Stratton (1996) - Pediatric Exercise Science 8 : 215-233

Fréquence cardiaque et

exercice "court-court" (1)

FC max = 188

Evolution de la Fréquence Cardiaque lors d'un exercice dit"court-court ".

temps (s)

FC (bpm)

2 * (15 fois 15 s) à 100 % de VMArécupération 4 min

0

25

50

75

100

125

150

175

200

0 200 400 600 800 1000 1200

93%FCmax

Fréquence cardiaque et

exercice "court-court"(2)

FC max = 209

Evolution de la Fréquence Cardiaque lors d'un exercice dit"court-court ".

0

25

50

75

100

125

150

175

200

0 200 400 600 800 1000 1200temps (s)

FC (bpm)

2 * (15 fois 15 s) à 110 % de VMArécupération 4 min

225

Fréquence cardiaque et

exercice continu

.

100

120

140

160

180

200

0 400 800 1200 1600

temps (s)

FC max = 210

85% FC max = 189 bpm

FC

(b

pm

)

0

30

60

90

120

%V

MA

20 min à 85% de VMA

93%FCmax

Fréquence cardiaque et

exercice "long-long"

FC max = 211

temps (s)

FC (bpm)

5 fois 2 min à 90 % de VMArécupération 2 min

0

25

50

75

100

125

150

175

200

0 200 400 600 800 1000 1200

Paramètres à respecter pour la construction de

séances d’entraînement aérobie en milieu scolaire

Contrôle des allures de course:

Perception de l’effort

Comment trouvez vous cet effort

20 Effort maximal19 Extrèmement dur1817 Très dur1615 Dur1413 Un peu dur1211 Léger109 Très léger

Indice de l'Effort Perçu(adapté de Borg, 1962)

Très Très Facile

Très facile

Facile

Juste un peu difficile

Commence à devenirdifficile

Devient difficile

Difficile

Très difficile

Très Très difficile

Tellement difficileque je dois m'arrêter

-4

-2

0

2

4

8 10 12 14 16 18 20

Indice de Perception de l’Effort

Indice de Sentiment Eprouvé

Relation entre indice de sentiment éprouvé et indice de perception

de l’effort à la fin d’un exercice de type Léger-Boucher

-6

-4

-2

0

2

4

6

8 10 12 14 16 18 20

Indice de Perception de l’Effort

Indice de Sentiment Eprouvé

Relation entre indice de sentiment éprouvé et indice de perception

de l’effort à la fin d’un exercice de Cooper (12-min)

-4

-2

0

2

4

8 10 12 14 16 18 20

Indice de Perception de l’Effort

Indice de Sentiment Eprouvé

Relation entre indice de sentiment éprouvé et indice de perception

de l’effort à la fin d’un exercice de type Long-Long (3*3 min à

90% de VMA)

-6

-4

-2

0

2

4

6

8 10 12 14 16 18 20

Indice de Perception de l’Effort

Indice de Sentiment Eprouvé

Relation entre indice de sentiment éprouvé et indice de perception de l’effort à

la fin d’un exercice de type court-court (3 séries de 10*10s à 120% de VMA)

3. Effets de l’entraînement

3.2 La récupération

Récupération et exercice lactique (1)

Récupération après un exercice maximum de 30 s

Sujets • 8 enfants garçons âgés de 8-12 ans et 8 hommes âgés de 18-23 ans

Protocole • Effectuer 2 fois une épreuve maximale de 30 s sur ergocycle avec un temps de récupération variable (1, 2 ou 10 min)

Variables mesurées • Pic de puissance • Fréquence cardiaque • Travail total • Ventilation • Consommation d'oxygène

Hebestreit et al. (1993) JAP

Récupération et exercice lactique (2)

Récupération après un exercice maximum de 30 s

Demi-temps de récupération (en s) pour la fréquencecardiaque, la ventilation et la consommation d'oxygène.

garçons hommes

Fréquence cardiaque 64 132

Ventilation 61 100

Consommation d'oxygène 41 52

Hebestreit et al. (1993) JAP

Récupération et exercice lactique (3)

Récupération après un exercice maximum de 30 s

Variation des valeurs de pic de puissance et de travail total(tests 1 et 2) en fonction du temps de récupération chez lesgarçons (G) et les hommes (H).

1 min 2 min 10 min

G H G H G H

Pic de puissance 93% 77% 104% 85% 100% 97%

Travail total 89% 71% 96% 77% 103% 94%

Hebestreit et al. (1993) JAP

Récupération et exercice lactique (1)

6 courses de 20 secondes les plus rapides

possible

1 minute de récupération entre chaque course

Mesure de la distance parcourue à chaque

course

12 enfants et 12 adultes

Dupont (1998)

Récupération et exercice lactique (1)

Test maximal

aérobie

Test intermittent supramaximal

[la]2’

(mmol.l-1)

[la]20’

(mmol.l-1)

[la]1

(mmol.l-1)

[la]2

(mmol.l-1)

[la]2’

(mmol.l-1)

[la]20’

(mmol.l-1)

Enfants

(n=12)

Moy.

ET

6,79

1,69

2,57

0,96

7,82

1,19

10,76

1,71

11,98

1,68

6,89

1,77

Adultes

(n=12)

Moy.

ET

8,83

1,63*

3,51

1,22*

9,21

2,73

12,85

3,92

17,18

3,57*

10,86

2,78*

Récupération et exercice lactique (2)

D2

(% D1)

D3

(% D1)

D4

(% D1)

D5

(% D1)

D6

(% D1)

Enfants

(n=12)

Moy.

ET

94,4

3,2

96,6

4,0

94,9

4,5

95,4

4,4

93,5

3,6

Adultes

(n=12)

Moy.

ET

90,9

4,55*

89,5

4,5*

87,0

4,8*

83,9

7,1*

85,2

3,3*

Evolution de la distance parcourue, en pourcentage de la distance

parcourue lors de la première répétition.

FIN