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Auteur : Protin Loïc, Salem Walid

Type de publication : Texte complet

Titre : Etude et comparaison des paramètres cardio-respiratoires de la récupération après un effort aérobie et un effort anaérobie.

Publié le : 21/06/2002

Nom de l'institution : Laboratoire de physiologie de l'I.S.E.K, 91

Av. Schaller 1160 Bruxelles.

Publication presse : Non

Présentation orale : 29/11/2002 conférence sur la locomotion de la

Société Belge de la Médecine et des Sciences du Sport

et de la “Vereniging van Kinesiologie” pour le concours du meilleur jeune

chercheur en physiologie appliquée.

Publié sur R-DO le : 26/10/2008

Disponible en Power Point : OUI

Mots-clés : Physiologie, récupération, test d'effort, VO2 Max,

wingate test.

WWW.R-DO.ORG

Résumé ou Sommaire : - Version internet du travail -

Physiologie de l’effort pages 4 à 17

Expérience pages 18 à 27

Résultats pages 27 à 33

Discussion pages 34 à 55

Bibliographie pages 56 à 59

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RESUME

Le but de notre étude est d’analyser l’évolution des paramètres cardio-respiratoires

après un effort dit « aérobie » et un effort dit « anaérobie », afin de savoir s’il y a une

différence de récupération de ces paramètres pour des métabolismes différents.

Avec une population de 12 étudiants en kinésithérapie, de sexe masculin, volontaires,

sans sélection pré-requise sur leurs aptitudes physiques. Ils ont passé deux tests, le test

de O2 max. et le test de Wingate.

Leurs paramètres : O2, CO2, FC, Pression artérielle, QR et l’accumulation de

la O2 (EPOC); ont été étudié pendant une période de récupération de 5 minutes juste

après effort.

Résultats :

0500

100015002000250030003500400045005000

Mil

lilitr

es

Minutes

Accumulation de l'EPOC en fonction du temps

Accumulation totale Anaérobie Accumulation totale Aérobie

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La plupart des paramètres récupèrent plus vite après l’effort dit aérobie, alors qu’ils

étaient à leur maximum à la fin de celui-ci. Il y a peu de différence de récupération, entre

l’effort aérobie et l’effort anaérobie, dans notre étude.

La composante rapide de l’EPOC aérobie est plus rapide. L’EPOC aérobie est supérieur car la durée de l’effort est plus longue. Après l’effort aérobie : il faut récupérer autant d’ATP-PC que l’effort. anaérobie,

mais il faut récupérer aussi les réserves d’O2 de la myoglobine et veineuse qui ont été plus exploitée : donc un EPOC² supérieur.

la CO2 anaérobie récupère moins vite que la O2 anaérobie : le QR anaérobie est supérieur à celui aérobie. Il reste supérieure à 1.

La période choisie pour cette étude semble trop courte pour établir une différence

claire sur toute la récupération. Il aurait fallu un temps de 60 min. pour avoir une

récupération complète des paramètres et donc mieux les analyser.

Paramètres

(n=12)

Le

maximum

Récupération la

plus rapide

% de récupération en 5 min.

AEROBIE ANAEROBIE

O2

e

CO2

FC

P°syst.

Aérobie

Aérobie

Aérobie

Aérobie

Anaérobie

Aérobie

Aérobie

Aérobie

Égale pour les DEUX Aérobie

86.9%

79.9%

88.2%

59.2%

86%

82.1%

69%

83.8%

59.8%

81.7%

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PHYSIOLOGIE DE L’ EFFORT

3.1.1 Part respective des processus énergétiques

3.1.1.1 Le déficit d’O2

La consommation d’O2 augmente dès le début d’un exercice, rapidement d’ abord, plus lentement ensuite (fig.), mais de manière progressive jusqu’ a une valeur d’équilibre qui n’ est atteinte qu’ après un délai de une à plusieurs minutes, variable avec l’intensité d’exercice, le degré d’entraînement et l’âge. Le délai mis pour atteindre 50% de VO2 d’équilibre (t1/2) est de 0.7 et 0.5 min. respectivement chez l’adulte sédentaire et entraîné. De même, le temps pour atteindre l’état d’équilibre est d’ environ de 4 à 5 min. chez l’adulte sédentaire et de 2 à 3 min. chez le sujet entraîné. Ce délai est nécessaire pour que le système d’échanges gazeux chargé du prélèvement et du transport de l’oxygène se soit adapté et atteigne un niveau de fonctionnement compatible avec le besoin d’échanges gazeux au niveau cellulaire. A l’arrêt de l’exercice la VO2 diminue également, très rapidement d’abord, puis plus lentement pour atteindre sa valeur de repos dans un délai, ou temps de récupération, qui dépend aussi de l’intensité, du degré d’entraînement et de l’âge. Il peut varier de quelques minutes à quelque heures. Il existe un déficit d’O2 (DO2) momentané, représenté par la surface grisée, car au début d’exercice la VO2 reste pendant plusieurs minutes inférieur à sa valeur d’équilibre. Pendant cette période transitoire , le muscle dépense une quantité d’énergie supérieure à celle fournie par le métabolisme aérobie. Ce déficit résulte de l’inertie d’adaptation du système d’échange gazeux. La DO2 croît avec la puissance de l’exercice.

3.1.1.2 La chronologie des processus énergétiques selon

l’intensité et la durée d’un effort

L’analyse des différents processus énergétiques impliqués dans l’exercice révèle des caractéristiques fondamentales : rapidité d’ intervention, puissance et capacité. Ces caractéristiques sont complémentaires. La mise en jeu d’un processus est toujours associée à l’ augmentation d’ activité des deux autres, et l’importance de chacun dépend de l’intensité et de la durée de l’exercice.

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L’égalité des contributions des processus aérobies et anaérobies à la dépense totale d’énergie, est réalisée entre 2 et 4 minutes. Au début et à la fin d’une course de 1500m , on obtient un métabolisme total de 50% anaérobie et de 50% aérobie. La filière aérobie intervient massivement par rapport aux autres filières dans l’exercice musculaire durant 3 à 9 minutes; elle intervient presque exclusivement (90%) dans les exercices musculaires durant plus de 10 minutes.

Durant un exercice sous-maximal:

- Le déficit d'oxygène se constitue pendant les trois premières minutes; il est la conséquence de la régulation métabolique au niveau musculaire.

- Lorsque l'exercice se prolonge, l'utilisation de glycogène musculaire chute au profit de l'utilisation de glucose sanguin.

- Après 40 min d' exercice, 75 à 90% du métabolisme oxydatif est assuré par l'apport sanguin.

- Le glycogène permet de tenir 80 minutes, le glycogène hépatique donne 20 min de plus, les acides gras donneront 100 minutes supplémentaires et 1600 min grâce aux acides aminés non structurels.

Rapport durée de performance /voies énergétiques prédominantes

McArdle Wd, Katch Fl & Vl, exercice physiology, Lea & Febiger 1981

3.1.2 Adaptation respiratoire

3.3.2.1 La variation des paramètres La ventilation augmente instantanément dès le début, c’est l’accrochage ventilatoire, puis croît progressivement, c’est la phase d’installation, pour

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atteindre une valeur stable en quelques minutes au cours d’un exercice musculaire d’intensité modérée. Il faut plusieurs minutes pour atteindre le niveau ventilatoire de repos. Ce délai de retour au calme est d’autant plus élevé que l’intensité de l’épreuve a été plus importante. Le débit ventilatoire augmente de façon linéaire avec la consommation d’O2 d’exercice qui varie selon les sujets entre 60 et 90% de VO2 max. Les valeurs mesurées lors d’un exercice maximal sont fonction de la puissance atteinte. Le débit ventilatoire de repos chez l’Homme adulte est de 5 à 8 L.minˉ¹ et peut atteindre lors de l’exercice maximal 100 à 120 L.minˉ¹ pour les sujets modérément entraînés et de 150 à 200 L.minˉ¹ pour des athlètes de haut niveau. La ventilation est corrélée aux dimensions corporelles : taille, poids et surface cutanée. Elle diminue avec l’âge. Le débit ventilatoire est plus bas chez le sportif que chez le sédentaire. L’augmentation de la ventilation lors de l’exercice est due à l’augmentation simultanée du volume courant et de la fréquence ventilatoire. Le volume courant est augmenté de 6 fois par rapport à sa valeur de repos : c’est un facteur important de l’augmentation du débit. La fréquence respiratoire augmente avec la puissance, passe de 12 minˉ¹ à 40-45 minˉ¹ à l’effort. Les observations faites sur des sportifs montrent que ces derniers adoptent spontanément un régime ventilatoire avec un volume courant important et une fréquence respiratoire basse. La ventilation pulmonaire ne constitue pas, dans les conditions normales, un facteur limitant l’aptitude a effectuer un effort. Car la ventilation peut encore s’accroître alors que la consommation d’oxygène est atteinte. Pourtant, chez l’athlète de haut niveau, on tend à admettre que l’exercice peut être limité par la ventilation car le débit ventilatoire maximal peut atteindre des valeurs égales à la ventilation maximale volontaire possible.

3.3.2.2 Les mécanismes d’adaptation

La réponse ventilatoire est quasi immédiate alors que les modifications des propriétés du sang artériel n’interviennent qu’après une dizaine de secondes. Un contrôle nerveux intervient par l’intermédiaire des mécanorécepteurs des membres dotés d’une innervation afférente des fibres III et IV amyéliniques. Les mécanismes humoraux :Pao2, Paco2, PH Lors de l’exercice intense, le débit ventilatoire continue à s’élever alors que la Pco2 du sang artériel s’abaisse au-dessous de sa valeur de repos, car il y a une augmentation de la sensibilité des centres respiratoires au CO2. L’hyperventilation d’exercice est due à une variation de la Paco2 et d’une diminution du PH.

3.3.2.3 Evolution du gaz expiré

A l’exercice, la différence entre les fractions d’oxygène dans l’air inspiré et expiré, augmente d’abord puis se stabilise et diminue légèrement quand on s’approche de l’intensité maximale. La fraction d’oxygène réellement utilisée (Fuo2) varie avec l’intensité d’exercice. La Fuo2 croît d’abord puis diminue et peut être inférieur à sa valeur de repos à la puissance maximale atteinte.

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La fraction de CO2 expirée augmente, puis diminue avec l’apparition de l’hyperventilation à l’approche de la puissance maximale aérobie.

La production de dioxyde de carbone dépend de deux mécanismes:

La production métabolique ou décarboxylation aérobie résultant de la dégradation des substrats énergétiques au niveau du cycle de Krebs. Au repos ou à l'effort de moyenne intensité en état stable, le métabolisme oxydatif est mixte (glucides, lipides, protéines) et la production de CO2 est inférieure à la consommation d'O2.

La production de dioxyde de carbone par la mise en jeu du tamponnage par le bicarbonate. Lorsque l'intensité de l'effort entraîne la participation de la filière aérobie lactique, le produit final de la dégradation du glycogène en ATP est l'acide lactique, via le pyruvate. Cet acide est décomposé en lactates et protons H+. Pour éviter une baisse du pH, l'ion bicarbonate HCO3 tamponne le proton H+ pour former de l'acide carbonique H2CO3 qui est lui-même dissocié, par l'anhydrase carbonique présente dans la cellule musculaire et dans le globule rouge, en une molécule d'eau H2O et une molécule de gaz carbonique CO2.

3.3.2.4 La diffusion alvéolo-capillaire

La capacité de diffusion de l’oxygène (20-30 ml.minˉ¹.Torrˉ¹) augmente avec l’intensité de l’exercice jusqu’à un maximum (limitation à 75 ml.minˉ¹.Torrˉ¹) La capacité de diffusion du dioxyde de carbone est beaucoup plus élevé (20 fois celle de l’O2), et augmente à l’exercice sans limitation. Il y a une augmentation de la surface d’échanges gazeux alvéolo-capillaires et du volume de sang capillaire. A l’occasion d’un exercice maximal, l’athlète de haut niveau peut avoir une limitation de sa capacité de diffusion liée au temps de transit insuffisant du sang transcapillaire. La différence de pression alvéolo-capillaire de l’O2 peut passer de 15 Torr au repos à 65 Torr lors de l’exercice maximal, car la pression partielle d’O2 dans le sang veineux mêlé diminue considérablement alors que la pression partielle d’O2 alvéolaire augmente peu. Une capacité de diffusion d’O2 de 75 ml.minˉ¹.Torrˉ¹ et une différence de pression alvéolo-capillaire de 65 Torr peuvent expliquer une consommation d’O2 d’environ 5 L.minˉ¹. Le pouls d'oxygène = VO2 / Fc = Qc x (CaO2 - CvO2) / Fc

Ce rapport indique la quantité d'O2 apportée à chaque battement cardiaque soit en moyenne 16 ml O2 / 100 ml sang au repos.

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3.3.2.5 Le quotient respiratoire Quotient respiratoire = débit de CO2 / consommation d'oxygène

QR = VCO2 / VO2

La dégradation aérobie d'acides gras et d'acides aminés entraîne un QR de 0,7 à 0,8.

Au début d'un effort, le QR va s'installer à 0,85 (hyperventilation de stress), puis

descendre vers la valeur de repos dans le cadre d'un exercice de moyenne intensité, avant

de remonter vers l'unité avec la consommation de glycogène à l'augmentation de l'effort

(> 60% VO2 Max), signe d'une participation de la filière anaérobie lactique, pour ensuite

dépasser 1 au moment de l'hyperventilation. Le QR peut atteindre ±1,21 à l'effort

maximal.

3.3.3 Adaptation circulatoire

3.3.3.1 Le débit cardiaque

Le débit mesuré au niveau de l’aorte augmente dès le début de l’exercice pour se

stabiliser rapidement à un niveau qui est fonction de la puissance imposée. Dès la fin de

l’exercice le débit diminue brusquement puis revient à sa valeur de repos.

A une consommation d’O2 donnée correspond un débit cardiaque donné.

3.3.3.2 La fréquence cardiaque (FC)

Elle augmente brusquement dès le début de l’exercice, puis plus lentement jusqu’à une valeur d’équilibre(vers 90% de la VO2 max). Cette adaptation dépend de la puissance imposée et du niveau d’entraînement. Le plateau d’équilibre est rarement parfait. A l’arrêt de l’exercice, une diminution survient brutalement, suivie d’une évolution plus lente et progressive vers la fréquence cardiaque de repos. La FC augmente de façon linéaire avec la puissance d’exercice. Chez l’adulte jeune, la FC s’élève à 128 .minˉ¹ à 50 % de VO2 max., à 154 .minˉ¹ à 70% de VO2max, et à 195. minˉ¹ à 100% de VO2 max. (Astrand et Rythming,1954). La dépense énergétique d'origine aérobie, et le pourcentage de la fréquence cardiaque maximale (FC maximale) sont liés mathématiquement. (Astrand et Rodahl, 1994) La FC d’exercice est influencée par différents facteurs : température ambiante, émotions, nervosité…50% de l'augmentation de FC est due principalement à l'activité orthosympathique notamment bêta, avec un relais important du ganglion stellaire droit, et à la libération des neurotransmetteurs adrénaline et

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noradrénaline. Ces contrôles extrinsèques peuvent accélérer le cœur par anticipation, avant même le début de l’exercice. La FC est un témoin de l’adaptation du débit cardiaque et des échanges gazeux. Depuis Astrand et Ryhming (1954) la relation linéaire entre l'évolution de la fréquence cardiaque et l'intensité du travail est le modèle le plus communément reconnu. Cependant, selon les personnes, la fréquence cardiaque semble présenter plusieurs types d'évolution au cours d'un tel exercice.

Représentation de l'évolution de la fréquence cardiaque (profil Astrand) avec la vitesse de course au cours d'un test progressif aérobie

Pour Conconi et coll. (1982), La fréquence cardiaque augmente progressivement de façon linéaire tout d'abord puis s'approche de ses valeurs maximales de manière asymptotique, en forme de S (figure ci-dessous). La courbe des fréquences cardiaques garde sa linéarité jusqu'à un point d'inflexion (ou vitesse de déflexion ou vitesse critique) proche des valeurs maximales et au-dessus duquel elle perd progressivement son caractère linéaire. Près de cette zone d'inflexion, la consommation d'oxygène (VO2) augmente encore de manière importante.

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Ce point d'inflexion tiendrait une importance particulière dans le suivi de l'entraînement. Il correspondrait à une zone de transition entre aérobie et anaérobie, zone au niveau de laquelle l'adaptation aérobie serait optimale. En terme de terrain, le seuil cardiaque correspond à l'allure de footing rapide.

Représentation de l'évolution de la fréquence cardiaque (profil Conconi) avec la vitesse de course au cours d'un test progressif aérobie

3.3.3.3 Le volume d’éjection systolique (VS) La grandeur du VS est influencée par la puissance de l’exercice et la position du corps. Au cours d’exercice d’intensité croissante le VS augmente proportionnellement avec la puissance jusqu’à ce que celle-ci représente environ 50% de la puissance maximale aérobie, passant de 70 ml à 200 ml chez les athlètes. Au delà de cette intensité relative d’exercice, le VS ne varie plus ; en conséquence, entre 50 et 100% de la VO2 max l’augmentation du débit cardiaque dépend uniquement de celle de la fréquence cardiaque. Cette augmentation est favorisée par l’augmentation du retour veineux sous l’action des muscles des membres inférieurs actifs jouant le rôle de pompe et par la distention des ventricules.

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3.3.3.4 La différence artério-veineuse des gaz du sang

Au repos elle est de 5 vol. % (2.2 mmol.Lˉ¹) pour l’ oxygène. Au niveau des muscles cette différence peut augmenter jusqu’à 5 fois sa valeur de repos. Cette augmentation, associée à celle du débit sanguin local, explique que le débit d’oxygène des muscles actifs puisse être multiplié par 100.

3.3.3.5 La pression artérielle Chez l’individu normal, la pression artérielle systolique dépasse rarement 175 Torr pour un exercice correspondant à VO2 max. Quand la puissance d’exercice est supérieure à la puissance maximale aérobie, la pression artérielle systolique peut atteindre 185 Torr. Attention les valeurs observées de manière auscultatoire sont plus élevées car elles sont indirectes.

L'augmentation de la tension, une minute après la fin de l'exercice, signifie que le sujet a été au-delà du seuil anaérobie, et que l'épreuve était presque maximale. Une diminution de l'activité sympathique après l'exercice entraîne une diminution des résistances périphériques et explique la baisse de PA.

3.3.3.6 Les résistances périphériques A l’exercice, le débit sanguin musculaire total peut atteindre 90% du débit cardiaque. Il y a un balancement circulatoire : les débits sanguins locaux splanchnique, hépatique, rénal et cutané diminuent de 10 à 20% grâce à une vasoconstriction locale. Le flux sanguin cutané diminue dans les cinq premières

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minutes, puis, pour assurer l'élimination de la chaleur, augmente tant que la charge de travail ne dépasse pas 50-60% de VO2 Max; il diminue ensuite pour des efforts supérieurs au profit de la perfusion musculaire. Il y a une diminution globale des résistances vasculaires alors que le débit sanguin local augmente en proportion de la puissance développée. Cela est rendue possible par une vasodilatation des artérioles et une augmentation du volume du lit des capillaires normalement fermé au repos. Les résistances diminuent au niveau des muscles actifs et augmentent dans la plupart des autres territoires vasculaires. Parmi les facteurs pouvant intervenir il faut citer la baisse de la PO2 au niveau des muscles actifs, l’augmentation de la PCO2 et l’apparition de certaines substances vasodilatatrices libérées du fait de l’exercice.

4. La Récupération

4.1 La dette d’oxygène

La dette d'oxygène

Au début de l’exercice la VO2 reste pendant plusieurs minutes inférieure à sa valeur

mesurée à l’état d’équilibre. Par conséquent il existe un déficit en O2 momentané, le

muscle dépense une quantité d’énergie supérieure à celle fournie par le métabolisme

aérobie. Ce déficit est due à l’adaptation du système d’échanges gazeux qui arrive avec un

temps de retard par rapport à l’augmentation d’intensité de l’exercice.

L’énergie est alors puisée dans :

L’oxygène fixé sur la myoglobine des fibres musculaires : réserves faibles L’oxygène contenu dans le sang veineux Les produits phosphorés= ATP- PC La dégradation anaérobie du glycogène musculaire

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La dette d’O2 croît avec la puissance d’exercice.

Ce retard dans la consommation d'oxygène par rapport aux besoins théoriques est

restitué après arrêt de l'effort grâce à une consommation supérieure aux besoins. Ce

remboursement d'oxygène est toujours supérieur à la dette d'oxygène, car il comprend

l’action de certaines hormones (adrénaline, noradrénaline,…) et la dépense nécessaire à

certains mécanismes comme le système d’échanges gazeux qui reste actifs au repos.

Cet excès de consommation d’O2 pendant la période de récupération d’un exercice varie

suivant l’intensité et la durée de l’exercice effectué, la dette d’O2 croît avec la puissance

d’exercice.

Le concept de dette d’O2 a été introduit par Hill, l’excès de VO2 après exercice est

considéré comme correspondant au remboursement de cette dette.

L’analyse de la courbe de récupération de VO2 montre qu’elle est en fait la moyenne de 2

courbes exponentielles, l’une à constante de temps brève, l’autre plus longue. La

première correspond à la dette alactique. Remboursée rapidement, elle s’explique par

la reconstitution des réserves d’oxygène (myoglobine et sang) et de phosphagènes (ATP–

PC) ; la deuxième correspond à la dette lactique : pendant cette phase, une partie de

l’acide lactique produit lors de la glycolyse anaérobie au début de l’exercice est oxydée, ce

qui permet de fournir l’énergie nécessaire pour convertir les 75 à 90% restant en

glycogène.

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4.2 L’excès de consommation d’O2

La consommation d’oxygène après exercice ne correspond pas exactement à la quantité

d’énergie dépensée pendant l’exercice pour le compte des processus

anaérobies.(Margaria et coll.,1933)

La période de récupération a 4 fonctions principales :

Normalisation des fonctions : la transition du fonctionnement en exercice à celui du repos.

Réapprovisionnement des ressources énergétiques avec la surcompensation temporaire.

Normalisation de l’équilibre homéostasique. Reconstruction, en particulier les structures cellulaires et le système enzymatique.

Cette récupération est d’abord très rapide au début, puis ralentit au fur et à mesure. Les

rapides changements des premières 1-2 min. sont due à cette diminution des actions de

la commande centrale et des influences proprioceptives, puis la deuxième phase, plus

lente, peut s’expliquer par la réduction de l’influence des métaborécepteurs et de

l’influence hormonal.

Le terme de « Excess Postexercise O2 Consumption » ou « consommation excessive

d’oxygène après exercice » a été instauré par Gaesser et Brooks en 1984 pour clarifier les

choses.

Ce phénomène a été décrit pour la première fois par benedict et Carpenter en 1910.

La consommation d’O2 reste supérieure de 7 % par rapport à sa valeur de repos.

Le terme EPOC n’évoque pas de causes précises du déficit/dette d’O2 avec ses trois

classiques composantes de temps :

la rapide :la dette alactique la lente :la dette lactique l’ultra lente :la dette énergétique des processus de récupération…

L’EPOC à deux composantes essentielles : la rapide (les dettes alactique et lactique) d’une

durée de 60 min., et la lente d’une durée de plusieurs heures.

L’amplitude de la composante rapide de l’EPOC est en corrélation avec la durée et

l’intensité de l’effort. (Knuttgen H.G., 1970.)

Plusieurs hypothèses ont été posées, tentant d’expliquer la composante lente de l’EPOC :

selon Gaesser et Brooks (1984), l’augmentation de la température corporelle,

l’augmentation du taux d’hormones, la synthèse de glycogène à partir des hydrates de

carbones ingérés, l’effet thermique renforcé par l’ingestion de nourriture, pourraient

expliquer cette composante lente.

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4.1.1 La composante rapide de l’EPOC

Elle est responsable de la restauration : les réserves phosphagènes, la resaturation de la myoglobine et de l’hémoglobine par l’O2, la réutilisation du lactate pendant l’exercice, l’augmentation de la circulation sanguine et de la ventilation pulmonaire, et l’augmentation de température corporelle.

Bahr, R., Excess postexercice oxygen consumption., Acta Physiol. Scand., 144 :3-70, 1992.

I. La restauration de l’hémoglobine et de la myoglobine : A l’exercice l’O2 du sang veineux diminue en dessous de sa valeur de repos. La désaturation de la myoglobine est supposée être lente . La diminution du taux d’O2 veineux dépend de l’intensité d’exercice, elle passe de 120 ml.Lˉ¹ à 40 pour 75 % de VO2 max et 20 ml.Lˉ¹ pour un exercice maximal (astrand et rohdal 1994) La reconstitution de la réserve en O2 est de 0.5 Litres après un exercice maximal(Bangsbo et coll., 1990)

II. La restauration d’ATP et PC Durant les 60 premières secondes de la récupération, environ 70 % de l’ATP et PC sont

reconstitués. Mais pour une complète restauration de l’ATP il faut 2 minutes et pour la

phosphocréatine (PC) il faut plus de 3 minutes.( Hultman et coll., 1967 ).

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Après un exercice d’épuisement à 100% de VO2 max., il faut moins de 10 minutes pour la

restauration complète d’ATP et PC dans le muscle quadriceps.

Il y a des résultats d’autres études qui montrent que la restauration de la PC ne précède pas toujours celle de l’ATP.(Söderlund K. et Hultman E., 1990) Sous la dépendance de l’intensité d’exercice, il y a une diminution significative des concentrations musculaires de créatine phosphate et d’ATP pendant l’exercice. Diminuant de 12 et 1 mmol.kgˉ¹ de muscle pour un exercice supramaximal (nordheim et vollestasd, 1990). Le coût de restauration est de 0.6 L d’O2. Après exercice, l’ATP est restauré en seulement quelques secondes et le CP en quelques minutes.

III. Le coût énergétique de l’augmentation de la circulation et de la ventilation

Il fut constaté une augmentation de cette fréquence cardiaque pendant les premières 5 à 8 secondes dans 65% des personnes après un exercice de pédalage à vitesse maximale(15 sec.). Une augmentation de la fréquence cardiaque de récupération a été observé chez des athlètes entraînés après un exercice à intensité maximale. (Darr et coll., 1988.) La récupération au niveau du système respiratoire est très souvent décrite comme rapide durant les premières 1 à 2 minutes. Il y a un retour lent à la fréquence cardiaque de repos. L’amplitude et la variation temporelle de la circulation et de la ventilation suivent celle de la consommation d’O2. Le coût en O2 de l’augmentation de la circulation s’élève à 0.3 L et de 0.1 L pour la ventilation pour un exercice maximal.

IV. Le coût de la synthèse de glycogène à partir du lactate Le taux de lactate post-exercice revient à la normale au bout de 2h00 lors d’un effort supramaximal alors que la consommation d’O2 reste augmentée encore 12h00 post-exercice. Donc le coût de la réutilisation du lactate est faible. 50 % du lactate est oxydé, et le reste est resynthétisé en glycogène après un exercice supramaximal. ( Nordheim et Vollestad, 1990)

V. L’effet de l’augmentation de température Selon Brooks et Gaesser (1984), la température serait le facteur principal de l’augmentation du métabolisme après exercice. Une température élevée décroît le couplage de la phosphorylation oxydative dans la mitochondrie.(Brooks et coll. 1971) Ce qui a pour conséquence d’augmenter la consommation d’O2 pour la synthèse de la même quantité d’ATP. Ceci est retrouvé dans l’étude de Bahr R. et coll. (1991) Par cette même étude le coût en O2 de cette température élevée est de 1.2L. Une heure après un exercice maximal, l’EPOC est estimé à 8 L avec 5.7 L pour la composante rapide. Le facteur principal est la réutilisation du lactate. (Bahr,1992)

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4.1.2 La période longue de récupération

La période lente de récupération peut durer jusqu'à 12h voir plus après effort, qu’il soit

sous-maximal ou maximal. La composante lente de récupération est dépendante de

l’intensité et de la durée de l’effort.(Bahr et Maelhum , 1986. ;Bahr et coll., 1987)

Malgré que l’on ne prend pas en compte le lactate sanguin durant cette étude, il est

important d’expliquer toutes les composantes de la dette d’O2 afin d’avoir une bonne

compréhension générale.

La reconstruction des molécules employées dans l’effort prend aussi de l’énergie, elle

contribue aussi à cet excès de VO2 post-exercice.

Pendant l’exercice le taux de lactate augmente, car la hausse de la production de lactate

excède l’augmentation de la résorption de lactate.(Brooks , 1985) Par conséquent, la

dépense totale d’ATP pour la glycolyse anaérobie a été sous-estimé si on se base sur le

taux de lactate sanguin ou l’oxydation post-exercice du lactate.

Après exercice, une part du pyruvate et lactate est utilisée pour la resynthèse du

glycogène dans les muscles participant à l’effort. Après un effort maximal, le taux de

lactate sanguin peut atteindre 10-16 mmol.Lˉ¹ et 25 mmol.Lˉ¹ intra-musculaire, et le

pourcentage de lactate utilisé pour la resynthèse du glycogène a été estimé de 13 à 27 %.

Après 1H00 de récupération plus de 82% du lactate musculaire a migré vers la

circulation sanguine. (Bangsbo et coll., 1991.)

Dans le sang post-exercice la courbe de lactate peut être comparée à une fonction de

temps bi-exponentielle (2 phases), consistant à une rapide augmentation puis une

diminution lente. Pour un exercice allant au delà du seuil anaérobie, la concentration

sanguine de lactate augmente avec la prolongation de l’exercice

En général les valeurs sont plus basses en post-exercice.(Freund et coll., 1990.)

Les variations de pH sont en corrélation avec les variations du taux de lactate. Pour un

exercice intensif anaérobie de 4 min. on constate une diminution du pH musculaire de

7.15 à 6.57 ,et du pH sanguin de 7.39 à 7.04.(Allsop et coll.,1990.)

La concentration de lactate revient à la normale après 30 à60 min. de récupération.

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MATERIEL ET METHODE

Sujets :

Des étudiants en kinésithérapie, de sexe masculin, volontaires, sans sélection pré-

requise sur leurs aptitudes physiques. Leurs caractéristiques sont exposées dans le

tableau ci-dessous :

variables Sujets ( n=12)

Age 22 ± 1. 38 Années

Taille 179.5 ± 6.33 cm

Poids 73.5 ± 5.42 Kg

Tableau des caractéristiques des sujets.

Les sujets participent à deux tests, et constituent donc une seule population comparée

à elle-même. Les tests sont effectués sur plusieurs journées.

Matériel :

Un cycloergomètre Monark 915 E de la marque

, Varberg, Suède.

Utilisé pour produire l’effort au test de Wingate.

19

Un cycloergomètre ergometrix 800 S de la marque Ergoline, Bitz, germany. Piloté par ordinateur grâce au logiciel

CPX Express de MedGraphics, St Paul, USA.

Utilisé pour le test de VO2 max.

Un manutentiomètre brachiale est utilisé pour mesurer la pression artérielle périphérique avec un stéthoscope bien sure.

20

Le CPX Express system

Avant chaque test, le CPX express est calibré avec les gaz de références, il recueille et

analyse les gaz respiratoires cycle par cycle (breathe-by-breathe) par un pneumotachographe

et un masque installés sur le sujet.

L’émetteur Polar

de Polar Electro, Kempele,

Finlande.

21

Il prend la fréquence cardiaque, posé sur la cage thoracique du sujet.

Méthodes

Test de Wingate (anaérobie):

Le sujet est placé sur le

cycloergomètre Monark 915 E,

avec le masque, le polar sur la

poitrine, et le CPX Express en

fonctionnement.

Pour des performances optimales, le sujet effectue 2 minutes d’échauffement sur

l’ergomètre à faible résistance avant de commencer chaque test.(Inbar and Bar-Or 1975).

Le test de Wingate sera fait trois fois par sujet, la première fois avec les mesures au CPX,

et les deux suivantes pour être sûre que le sujet s’est donné au maximum au test. Les

trois tests devront donc être similaires, et sont espacés de 20 minutes pour assurer la

récupération totale de la filière anaérobie et ainsi mettre le sujet dans les meilleurs

conditions pour recommencer le test. (Hebestreit, Mimura, and Bar-Or 1993).

Déroulement du test:

Le sujet commence à pédaler de plus en plus vite ,et pendant ce temps on augmente la

résistance jusque 350 watts (cela dure 3-4 sec.), c’est à ce moment- là que le test

commence et durera 30 sec.

Des encouragements sont dit tout au long de l’effort pour motiver le sujet à garder son

maximum.

22

En plus des paramètres cardio-respiratoires, on

recueillera le nombre de tours.minˉ¹ pour calculer la

puissance de l’effort fourni par le sujet, grâce à la

corrélation suivante :

60 tours.minˉ¹ = 350

Watts

Test de VO2 max (aérobie) :

Le sujet est installé sur le cycloergomètre électronique, avec le masque, le polar sur la

poitrine, et le CPX Express en fonctionnement.

Il doit pédaler à une fréquence de 50-60 tours.minˉ¹, le logiciel CPX Express augmente

la résistance de 30 watts toute les minutes.

Le sujet doit pédaler jusque épuisement, c’est à dire jusqu’à ce qu’il ne peut plus suivre la

puissance demandée par le système.

Des encouragements sont dit tout au long de l’effort pour motiver le sujet à garder la

fréquence.

Arrivé près de la puissance maximale le sujet peut se mettre en « danseuse » pour

prolonger l’effort jusqu’à VO2 max.

Mesure :

Les échanges gazeux et la fréquence cardiaque sont mesurés : au repos, pendant le

test et à la récupération.

Les données sont collectées par le logiciel CPX Express software de

la société MedGraphics, St Paul, USA.

On limite les mesures de la récupération à 6 min.

23

La pression artérielle est mesurée au repos et pendant la récupération.

Les valeurs sont obtenues toutes les 30 sec.

Soit les paramètres collectés et étudiés : O2, CO2, FC, Pression artérielle,

puissance, QR.

Analyse

Les données recueillies par le CPX Express, des tests wingate et de O2 max, sont

comparées afin de déterminer, si oui ou non, il y a une différence significative de la

récupération entre ces 2 tests.

Chaque paramètre, cité précédemment, est comparé par des tests statistiques dit

paramétriques car les données sont issues d’une même population, la distribution est dite

normale et les variances sont comparables.

Ce ne sont pas les moyennes mais les valeurs obtenues toutes les 30 sec. qui sont

analysées.

Le programme utilisé pour cela est :

Le logiciel InStat de la société

GraphPad, San Diego, USA.

Les tests employés pour l’analyse statistique sont :

Le test de Kolmogorov-Smirnov (KS test) pour la distribution selon la loi normale (distribution de Gauss)

L’analyse de la variance (one-way ANOVA), qui compare la variance de chaque paramètre pour chaque intervalle de 30 sec.

Un post-test :le Bonferroni post-test que si P < 0.05

24

Méthode de calcul de l’EPOC

L’aire, entre la courbe de O2 récupération et la ligne de O2 repos, est dissociée en

tranche de 0.5 minutes comprise entre 2 valeurs de O2. On considère un débit moyen

(volume par minute) qui sera constant sur des intervalles de 0.5 min.

Soit Y0 à l’instant To, et Y1 à l’instant T1, on calcule la valeur moyenne = débit moyen

constant sur l’intervalle de temps : T1-T0(= 0.5 min.).

On a (Y1+Y0)/2, ce qui veut dire un débit moyen constant consommé sur 0.5 min.

Ensuite on multiplie ce débit moyen par l’intervalle de temps pour avoir un volume:

Cette formule correspond aussi au calcul de l’aire du parallélépipède rectangle formé par

la courbe et l’axe des abscisses.

On a dix parallélépipèdes rectangles A1, A2, A3…, pour chaque courbe de O2, on

additionne ces 10 aires, c’est le volume total de l’O2 consommé à la récupération.

On calcule le volume total d’O2 accumulé au repos, sur une durée de

5 minutes, le débit est considéré comme constant, ce débit est multiplié par 5

(5 minutes).

Sur une même période de 5 minutes, on a le volume d’O2 consommé au repos et le

volume d’O2 consommé à la récupération. On soustrait ces deux volumes pour avoir le

volume d’O2 consommé en excès, exclusivement pour la récupération.

On a alors calculé l’accumulation de l’excès de consommation d’O2 par rapport au repos,

pour une période de 5 minutes.

(Y1+Y0)/2 *0.5

Ai = (b+B)*h/2

EPOC5= Aire récup-Aire repos

25

L’EPOC5 de l’effort aérobie est de 4.948 ± 0.304 Litres

L’EPOC5 de l’effort anaérobie est de 3.276 ± 0.173 Litres

A1

A2

A3

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

VO2 Récupération 3108,75 2242,42 1695,17 1394,17 1245,17 1022,17 1070,25 1014,42 938,833 856,455 754,333

VO2 Repos 379,03 379,03 379,03 379,03 379,03 379,03 379,03 379,03 379,03 379,03 379,03

Millilitr

es

Minutes

Accumulation de l'EPOC5 de l'effort Aérobie

VO2 Récupération VO2 Repos

A1

A2

A3

0

500

1000

1500

2000

2500

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

VO2 Récupération 2187,5 1576,67 1242 1119,42 1038,67 980 870,667 869,091 808,364 761,727 701,909

VO2 Repos 419,16 419,16 419,16 419,16 419,16 419,16 419,16 419,16 419,16 419,16 419,16

Mil

lili

tre

s

Minutes

Accumulation de l'EPOC5 de l'effort Anaérobie

VO2 Récupération VO2 Repos

26

La méthode de calcul de l’EPOC employée ici est elle valable ?

Cette méthode est moins précise que si l’on calcule des intégrales doubles des équations de

droite entre chaque intervalle grâce à cette formule ci-suit :

d2-d1 : durée de la récupération pour l’intervalle considéré

a : volume émis à l’instant d1

b : volume émis à l’instant d2

cx+d :équation de droite entre d1 et d2 passant par a et b

En principe, on calcule la double intégrale pour chaque morceau de droite que l’on

additionne, puis on soustrait le tout à l’intégrale de la ligne de repos. Grâce à cette

formule on peut donc avoir la quantité exacte. Nous nous contenterons de discuter les

valeurs approchées pour comprendre l’ensemble du phénomène. On ne mesure l’EPOC

que sur 5 minutes, l’imprécision est petite. Il aurait fallu prendre les mesures pendant 60

minutes pour avoir la composante rapide dans son entièreté, à ce moment là il faut une

méthode de calcul plus pointue pour éviter tout écart trop important.

27

Méthode de calcul des pourcentages de récupération

L’activité physique provoque une hausse mesurable de chaque paramètre, cette

hausse est un excès par rapport à la valeur de repos. On veut étudier la récupération de

cette hausse. Par conséquent on considère la valeur de repos comme base et on étudie

l’évolution de l’excès par rapport à cette base. On a totalement récupéré quand l’excès est

nul, on est revenu à la valeur de repos. On représente cette récupération en pourcentage.

Ex : Pour la O2, lorsque l’on dit qu’il y a une récupération de 29%, il faut

comprendre qu’il y a une diminution de 29% de l’excès de O2. Quand on aura

100% de récupération, on sera revenu à la valeur de repos, il n’y aura plus d’excès

de O2 (état d’équilibre).

28

RESULTATS GENERAUX

1- Tableau des différents paramètres physiologiques mesurés

Les valeurs mesurées correspondent à celles d’une population sédentaire.

Variables (n=12)

|REPOS|

| Maxima |

AEROBIE ANAEROBIE

O2, L/min

O2, mL/min.Kg

CO2, L/min

FC, batt/min

QR

e

e / O2

e / CO2

0.379 ± 0.039

4.97 ± 0.4

0.419 ± 0.075

79.35 ± 6

0.8 ± 0.06

13.5 ± 2.1

35.62 ± 7.2

32.21 ± 3.22

3.236 ± 0.6

43.87 ± 6

3.709 ± 0.66

180.92 ± 10.92

1.14 ± 0.07

113.26 ± 26.22

37.71 ± 8

32.83 ± 4.46

2.187 ± 0.47

29 ± 5.51

3.050 ± 0.52

156.8 ± 8.37

1.43 ± 0.28

78.49 ± 18.39

37.22 ± 11.29

27.73 ± 4.24

29

Métabolisme aérobie : comparaison avec les normes acceptées.

Pour la O2 max, elle est en moyenne de 3 l.minˉ¹, soit 45 ml.minˉ¹.Kgˉ¹ .

Pour La FC max (181), en théorie de 210 – (0.65 X 22) = 195, les sujets ne l’ont pas

atteint.

La puissance maximale aérobie(290W) est supérieure à la moyenne (250 W) .

Pour le débit ventilatoire maximal, il correspond à celui des sujets modérément entraînés

de 100 à 120 l.minˉ¹.

Le quotient respiratoire est supérieur à 1, il y a le phénomène d’hyperventilation.

Pour l’équivalent respiratoire, l’efficience respiratoire est correcte, la diffusion O2/CO2

est bonne.

Métabolisme anaérobie: comparaison avec les normes acceptées.

Pour la puissance moyenne du test : 668.22 Watts, la population est équivalente à un

niveau excellent pour l’institut de wingate, Israël. Le pique de puissance est : 754.4 watts,

classé aussi comme excellent pour une population dite non-entraînés.

Les résultats seront interprétés et confrontés dans la partie Discussion.

2- Le test aérobie (test de VO2max.)

0

2

4

6

8

10

12

0 60 120 180 240 300 352

12 12 12 12 12 12 12 12

10

87

5

2Nb

re d

e s

uje

t

Watts

Répartition de la population en fonction de la puissance du test aérobie

30

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Batt

/min

Lit

res/m

in

Mil

lilitr

es

Minutes

Evolution des paramètres cardio-respiratoires de la population au test aérobie avec la récupération en fonction du temps

VO2 VCO2 Fréquence cardiaque Ventilation minute

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

Minutes

Evolution du quotient respiratoire de la population au test aérobie avec la récupération en fonction du temps

QR

31

3- Le test anaérobie (test de Wingate)

0

10

20

30

40

50

60

Minutes

Equivalent respiratoire de la VO2 (Ve/VO2) et de la VCO2 (Ve/VCO2) de la population au test aérobie avec la récupération en fonction du temps

Ve/VO2 Ve/VCO2

754,4

400

450

500

550

600

650

700

750

800

3 6 9 11 14 17 20 23 26 29 32

Wa

tts

Secondes

Evolution de la puissance pendant le test anaérobie

Puissance dévelopée

32

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Batt

/min

Lit

res/m

in

Lit

res

Minutes

Evolution des paramètres cardio-respiratoires de la population au test anaérobie avec la récupération en fonction du temps

VCO2 VO2 Fréquence cardiaque Ventilation minute

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

Minutes

Evolution du quotient respiratoire de la population au test anaérobie avec la récupération en fonction du temps

QR

33

0

10

20

30

40

50

60

Minutes

Evolution de l'équivalent respiratoire de la VO2 (Ve/VO2) et la VCO2 (Ve/VCO2) de la population au test anaérobie avec la récupération en

fonction du temps

Ve/VO2 Ve/VCO2

34

DISCUSSION

Le but de cette étude est de déterminer s’il y a une différence de la récupération des

paramètres cardio-respiratoires après un effort dit aérobie et un effort dit anaérobie. On

compare la récupération sur une période de 5 minutes après l’effort. Pour une meilleure

compréhension, nous allons appeler le test de O2 max. : « test aérobie » avec ses

paramètres dit« aérobie » ; de même avec le test de Wingate : « test anaérobie » avec ses

paramètres dit« anaérobie ».

Récupération de la O2 : comparaison aérobie et anaérobie

La O2 aérobie reste supérieure à la O2 anaérobie pendant la première minute de

récupération (P<0.001).

Il n’y a pas de différence significative entre l’évolution de la O2 aérobie et anaérobie

pendant la période de 1.5 min. à 5 min. La O2 diminue mais ne revient pas à sa valeur

de repos après 5 minutes pour les deux tests.

La O2 max. aérobie est plus grande que la O2 max. anaérobie

(P<0.001). La O2 max. anaérobie est à 70.4% de celle aérobie.

L’activité physique provoque une hausse de consommation d’O2, cette hausse est un

excès de consommation d’O2 par rapport à la valeur de repos. On veut étudier la

Repos0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Mil

lilitr

es

Minutes

Evolution de la VO2 en fonction du temps pendant la récupération

Aérobie Anaérobie

35

récupération de cette hausse de O2. Par conséquent on considère la valeur de repos

comme base et on étudie l’évolution de l’excès de consommation d’O2 par rapport à cette

base. On a totalement récupéré quand l’excès de consommation d’O2 est nul, on est

revenu à la valeur de repos. On représente cette récupération en pourcentage. Avec ce

calcul, lorsque l’on dit qu’il y a une récupération de 29%, il faut comprendre qu’il y a une

diminution de 29% de l’excès de O2. Quand on aura 100% de récupération, on sera

revenu à la valeur de repos, il n’y aura plus d’excès de O2 (état d’équilibre).

o Récupération de l’excès de O2 aérobie et de O2 anaérobie :

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

DébutMilieuFin de l'effort

0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

Max.29%

54%64%

70%74%

76% 78%80% 83% 87%M

illi

litr

es

Minutes

Evolution de l'excès de la VO2 aérobie au test de VO2 max, avec la récupération en fonction du temps

Pourcentage de récupération rapport à la valeur de repos. Excès de VO2

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

Fin de l'effort

0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

Max.

34%

52%59% 64%

67%

71% 73%76%

79% 82%

Mil

lilitr

es

Minutes

Evolution de l'excès de la VO2 anaérobie avec la récupération en fonction du temps

Pourcentage de récupération par rapport à la valeur de repos. Excès de VO2

36

La O2 diminue avec le temps, la récupération est plus rapide sur la portion 0-2

min., puis se ralentit. Il y a une récupération moins rapide de la O2 aérobie de 0 à 1

min. :29%, contre 34 % pour la O2 anaérobie. La O2 aérobie a diminué de 87% et la

O2 anaérobie de 82% sur la période de 5 min.

D’après l’étude de Knuttgen et coll. (1970), suite à un effort maximal de 15 secondes

sur vélo, La O2 augmente durant les 20 à 30 premières secondes, s’en suit une

diminution « exponentielle ». En revanche pour un effort atteignant la O2 max., la

période de récupération rapide commence plus tard avec une diminution plus

progressive.

Nous n’observons pas ce phénomène dans nos résultats. La récupération de la O2

anaérobie est moins forte et plus progressive.

Durant les 30 premières secondes, la récupération de la O2 anaérobie augmente

plus vite :34% . Dans un deuxième temps, c’est la récupération de la O2 aérobie qui

augmente plus vite : en moyenne 4.5% de plus à chaque minute. Sur 5 minutes la O2

aérobie a récupéré plus rapidement.

Cette évolution plaide en faveur de la composante rapide de la

récupération aérobie qui est plus « rapide » que celle de l’effort anaérobie.

En effet, juste après l’exercice anaérobie, la O2 se maintient élevée car la respiration

mitochondriale est activée par l’ADP, Pi et NADH produits en grande quantité, qui

doivent être régénérés (Katz et Sahlin, 1987). Alors qu’après l’effort aérobie, la

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

% d

e r

écu

péra

tio

n

Minutes

Récupération en pourcentage de la VO2

Aérobie Anaérobie

37

respiration mitochondriale diminue beaucoup plus vite car la régénération a commencé

durant l’effort.

Après ces efforts maximaux une grande quantité de lactate va être libérée par la

glycolyse anaérobie, surtout après le test de Wingate, ce lactate va être réutilisé ou oxydé.

Selon la littérature, le lactate est: 50% oxydé et 50% reconverti en glycogène ( Nordheim

et Vollestad, 1990) voir 13 à 27 % retransformé en glycogène (Bangsbo et coll., 1991).

Extrait des résultats de Whiters et

coll ., Eur. J Appl. Physiol., 63 :354-

362, 1991

Récupération après 3 exercices de 30,

60, 90 sec. de pédalage à puissance

maximale.

Le métabolisme anaérobie est prédominant dans le test de Wingate (test

anaérobie)(Inbar et coll., 1976). La filière anaérobie est aussi utilisée dans son entièreté

pour le test de O2 max (test aérobie)( Medbo et coll. 1989). Durant le test aérobie, le

lactate produit est réutilisé en partie. Tandis que le lactate produit pendant le test

anaérobie doit être entièrement récupéré (oxydé ou retransformé) car l’effort est très

bref. Il y a donc un coût plus important en O2 post-effort pour récupéré cet excès de

lactate du test anaérobie. Par conséquent, la récupération de la O2 anaérobie est plus

longue. Pour vérifier ceci, il convient de calculer l’accumulation de l’excès de

consommation d’O2 après effort.

Depuis les travaux de Gaesser et Brooks (1984), on utilise le terme EPOC (Excess

Postexercice Oxygen Consumption), excès de consommation d’O2 post-exercice, qui est

purement descriptif. On mesure le volume d’O2 qui s’accumule à partir de la fin de

l’effort pendant une période donnée. Le terme de « dette d’O2 » renvoi au

remboursement de la dépense d’énergie, juste au début de l’effort, qui est supérieure à

celle fournie par le métabolisme aérobie. Gaesser et Brooks (1984) ont constaté que

l’excès de O2 post-effort est supérieure à cette dette. Il convient alors d’utilisé le terme

« accumulation de l’EPOC » pour la mesure du volume total d’O2 consommé post-effort,

car cela ne préjuge pas de l’origine de l’excès de consommation d’O2.

38

A partir des données des deux tests, on calcule le volume d’oxygène total consommé

pendant les 5 minutes de récupération, par une méthode mathématique très simple,

expliquée dans la méthodologie. C’est-à-dire l’accumulation de l’EPOC (Excess

Postexercice Oxygen Consumption) d’une durée de 5 minutes qu’on appellera EPOC5.

Le point fort de la méthode employée est que l’on peut comparer l’accumulation de

l’EPOC entre chaque intervalle de temps de récupération.

Mais, il est admis que la meilleure des mesures de la capacité anaérobie est le déficit

d’O2 maximal et non l’EPOC (Hill, 1996 ; Medbo et coll., 1988). En théorie

l’accumulation de l’EPOC est plus grande que le déficit d’O2 car elle prend en

considération toutes les dépenses d’énergie pour les processus de régénération.

Green et Dawson (1993), ont cependant démontré que la validité de la mesure du

déficit d’O2 ne correspondait pas exactement à la capacité anaérobie.

En effet la détermination du déficit d’O2 inclue bon nombre d’hypothèses qui ont une

influence sur l’exactitude des mesures, comme par exemple l’extrapolation des mesures

de l’effort sous-maximal pour avoir celles du maximum (Nummela et Rusko, 1995).

En extrapolant on sous-estime l’énergie dépensée pendant l’effort maximal car le

rendement mécanique de l’effort maximal est moins bon que celui de l’effort sous-

maximal (Luthanen et coll., 1990).

On peut en conclure qu’il n’y a pas de « gold standart » dans la mesure de l’anaérobie,

l’EPOC n’est certainement pas le plus précis mais c’est un bon indicateur sur le

métabolisme utilisé pendant l’exercice.

39

Accumulation de l’EPOC 1. comparaison aérobie et anaérobie

L’EPOC de l’effort aérobie est de 4.948 ± 0.304 Litres

L’EPOC de l’effort anaérobie est de 3.276 ± 0.173 Litres

Il y a une plus grande accumulation de l’EPOC de l’effort aérobie, visible sur 5 minutes :

4.95 ± 0.304 Litres, contre 3.28 ± 0.173 Litres pour l’anaérobie. Par un test de student,

on a une différence extrêmement significative (P<0.0001), de l’EPOC5 entre les deux

tests.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

Mil

lilitr

es

Minutes

Accumulation de l'EPOC en fonction du temps

Accumulation totale Anaérobie Accumulation totale Aérobie

40

L’accumulation sur chaque intervalle de 30 sec. diminue, et la différence entre

« l’accumulation d’intervalle » de chaque test diminue aussi. On peut en conclure que

l’accumulation ralentit. Sur le graphique de l’EPOC5 en fonction du temps, l’aspect

parabolique des 2 courbes dénote aussi un ralentissement de l’accumulation.

Selon nos résultats, la plus grosse part de l’accumulation de l’EPOC5 est faite pendant

la première minute : 2026.5 ml d’O2 pour le test aérobie et 1226.5 ml d’O2 pour le test

anaérobie, soit une différence de 800 ml la première minute (P<0.01).

La période lente de récupération peut durer de 12 à 24 heures après effort, qu’il soit

sous-maximal ou maximal. (Bahr et Maelhum, 1986. ; Bahr, 1987) Mais la plus grande

partie de l’accumulation de l’EPOC se fait dans la composante rapide (moins de 1 heure)

(Kevin, 1997).

Barh R. (1992) a trouvé une accumulation de l’EPOC total de 7.8 litres avec 5.8 Litres

pour la composante rapide accumulée sur 60 minutes après un exercice maximal. Medbo

et Tabata (1989) ont trouvé un déficit d’O2 de 3.13 litres pour un effort intense de 34 sec.

sur vélo.

En se basant sur les valeurs ci-dessus et sur le ralentissement de

l’accumulation de l’EPOC, on peut envisager que l’accumulation de l’EPOC

total de l’effort aérobie est plus grand que celui de l’effort anaérobie.

0

200

400

600

800

1000

1200

0-0,5

0,5-1

1-1,5

1,5-2

2-2,5

2,5-3

3-3,5

3,5-4

4-4,5

4,5-5Accumulation EPOC Aérobie 1189,9 836,55 582,82 470,32 404,4 360,67 331,65 298,8 259,31 213,18

Accumulation EPOC Anaérobie 731,46 495,09 380,77 329,94 295,09 261,42 233,69 209,78 182,94 156,33

Millilitr

es

Intervalle en minute

Accumulation de l'EPOC de chaque intervalle de 0.5 min.

Accumulation EPOC Aérobie Accumulation EPOC Anaérobie

41

2. Origine de l’accumulation de l’EPOC : aérobie/anaérobie

L’intensité du test de Wingate est directe et maximale: la vitesse de pédalage est

complètement sous le contrôle du sujet qui donne son maximum du début jusque la fin

du test. Tandis que l’intensité du test de O2 max. est progressive et le sujet a 30

secondes pour s’adapter à chaque palier.

L’amplitude de la composante rapide de l’EPOC est en corrélation avec la durée et

l’intensité de l’effort. (Knuttgen, 1970)

Pour une même puissance et la même durée, les contributions aérobie et anaérobie sont les mêmes qu’on ait mis la puissance progressivement ou directement (Sahlin et coll., 1988) : la vélocité n’intervient pas.

La production d’énergie des filières aérobie et anaérobie, augmente avec la durée pour des exercices maximum visant l’épuisement (Medbo et Tabata, 1989).

Quand la puissance est maximale l’accumulation d’O2 est proportionnelle à la durée ( Medbo et Tabata, 1989).

les deux tests de notre étude sont à puissance maximale mais la durée est différente.

L’effort du test aérobie est plus long : 9.5 ± 1.9 min., et l’intensité est à 100% de O2

max. Pour l’effort du Wingate, si les sujets avaient continué jusqu’à épuisement, ils

n’auraient pas été au delà de 3 minutes tellement l’intensité était forte (215% de la O2

max), donc l’intensité peut être considérée comme maximale mais la durée est plus

courte.

Donc la plus grande accumulation d’EPOC du test aérobie vient du fait que l’effort est plus long.

Medbo et Tabata (1989), ont déterminé la part des filières aérobie et anaérobie sur

des étudiants d’une moyenne d’âge de 25 ans, pour un exercice de 30 sec. à puissance

maximale sur vélo (117% O2 max), les conclusions de l’étude sont: il y a 40% de

contribution aérobie. De même, pour 1 min. d’effort : il y a une participation égale des

filières aérobie (50%) et anaérobie (50%) pour la production d’énergie, puis la part de

l’aérobie augmente et celle de l’anaérobie reste constante.

D’autres études ont montré une contribution de 13 à 28.6% pour l’aérobie pour un

effort maximal de 30 sec. (Inbar, Dotan, Bar-Or, 1976). Mais l’étude de Kavanagh et coll.

(1986) a montré qu’il n’y avait pas de changement dans les performances du test de

Wingate dans des conditions hypoxiques.

42

Ayant un EPOC5 approximatif, n’ayant pas mesuré la saturation veineuse en O2 et en

oxymyoglobine avant et après effort, ni fait de biopsie musculaire, il est impossible

d’établir, ici, un quelconque rapport de contribution aérobie et anaérobie de façon

précise. On considérera donc le test de Wingate comme anaérobie et le test de la O2

max. comme aérobie sans entrer dans le détail.

On remarque que l’évolution de l’EPOC aérobie et anaérobie sont les mêmes malgré la

différence de durée des exercices, probablement parce que l’on a testé la même

population. Cette évolution similaire indique qu’il n’y a pas que la récupération des

filières énergétiques utilisées lors de l’effort.

Avec une durée 19 fois supérieure pour le test aérobie, on aurait pu s’attendre à un

EPOC5 très élevé comme le laisserait présager les affirmations de Medbo et Tabata

(1989).

Au cours de la récupération, il existe, au niveau des mitochondries, un découplage de

la phosphorylation oxydative. Cela à comme résultat, pour une même production d’ATP,

d’augmenter la consommation d’O2. (Monod et Flandrois, 1990)

Un tel découplage pourrait être dû à différents facteurs liés à l’exercice tels que

l’élévation de la température, l’action de certaines hormones (catécholamines , hormones

thyroïdiennes…), de certains acides gras ou encore l’accumulation de calcium dans la

mitochondrie. Il a été trouvé que la température corporelle pouvait être le facteur

principal influençant la consommation d’O2 de la mitochondrie. (Gaesser G.A. and

Brooks G.A, 1984)

L’activité intensive du myocarde et des muscles respiratoires continuant après

exercice demande aussi de l’énergie supplémentaire. (Bahr, 1987).

Une évolution similaire de l’EPOC5 serait dû à tout ces facteurs non mesurés dans

notre étude, avec certainement la température comme facteur principale.

43

3. Accumulation de l’EPOC et ATP-Phosphocréatine (PC)

Le tableau extrait des résultats de l’article de Withers et coll. (1991), nous montre qu’il y a

de 30 sec. à 1 min. 30 sec. une même contribution ATP-PC, par contre le taux de lactate

augmente avec la durée.

Durant les 60 premières secondes de la récupération, environ 70 % de l’ATP et PC

sont reconstitués après un effort dit anaérobie qui épuise le sujet en moins de 3 min.

Pour une complète restauration de l’ATP il faut 2 minutes et pour la PC il faut plus de 3

minutes (Hultman et coll., 1967).

Pour un effort maximal jusqu’épuisement, Bangsbo et coll. (1990) ont déterminé qu’il y avait une baisse de 30% pour l’ATP et 60% pour la PC au niveau musculaire, et il y a 40 et 85 % de récupération de la PC après 3 et 10 min. de récupération, respectivement.

44

Pour une puissance au delà du maximum(>100% de O2 max) comme le Wingate, les processus anaérobies et la PC sont utilisés plus rapidement, mais cela provoque une augmentation rapide de l’ADP et Pi qui activent les processus aérobies tout aussi rapidement, ce qui entraîne une hausse rapide de la O2 pendant l’effort.(Sahlin et coll., 1988)

Nioka et coll. (1998) ont mesuré la désaturation en O2 du quadriceps pour les

mêmes tests que notre étude, ils ont trouvé une désaturation de 80% pour le test de Wingate et 40% pour le test de O2 max.

Les processus anaérobies (PC) ne fournissent pas plus rapidement l’ATP que les

processus aérobies durant un exercice épuisant de 30 sec. sur vélo (Medbo et Tabata, 1993). De plus, pendant les 30 premières secondes les processus aérobies produisent 3 fois plus d’ATP que la phosphocréatine :la contribution énergétique de la PC est très petite (Medbo et Tabata, 1993).

L’accumulation de l’EPOC à 2 min. de récupération est corrélée avec l’utilisation de la

filière anaérobie alactique (Nummela et Rusko, 1995).

Nos résultats montrent que l’EPOC² du test aérobie est plus grande de façon significative

(P<0.05), l’EPOC² du test aérobie : 3079.63 ± 304 ml ; l’EPOC² du test anaérobie :

1937.26 ± 174 ml.

On peut en conclure qu’après l’effort aérobie : il faut récupérer autant d’ATP-PC que

l’effort anaérobie, mais il faut récupérer aussi les réserves d’O2 de la myoglobine et

veineuse qui ont été plus exploitées. Ceci est confirmé par nos résultats.

4. Accumulation de l’EPOC et lactate

Les processus de réutilisation du lactate pour la resynthèse de glycogène sont ceux qui

pèsent le plus sur l’accumulation de l’EPOC. (Gaesser et Brooks, 1984 )

Mais, aucune corrélation entre l’EPOC et le taux de lactate à 5 minutes de récupération, il

faut attendre 15 minutes pour voir que l’EPOC a augmenté pour retransformer le pic de

lactate survenant vers 7-9ème minute de récupération, c’est à ce moment là que l’on peut

dire que l’EPOC est corrélée avec le taux de lactate.(Nummela et Rusko, 1995)

Nous n’avons pas mesuré le taux de lactate car il fluctue avec la quantité retenue au

niveau musculaire, la quantité qui diffuse progressivement au niveau sanguin(aérobie et

anaérobie) et la quantité qui est réutilisée durant l’exercice pour la synthèse de glycogène

ou bien encore oxydé(aérobie uniquement).

On retrouve les affirmations de Medbo et Tabata (1989) qui décrivent l’effort avec une

constante qui est l’anaérobie, et la composante proportionnelle à la durée qui est

l’aérobie.

45

Récupération de la ventilation ( e)

La e max. de l’aérobie est plus grande que la e max. de l’anaérobie (P<0.001).

Après 30 sec. il n’y a plus de différence significative entre l’anaérobie et l’aérobie.

Par ailleurs, la fréquence respiratoire aérobie (38.6 ± 7.4 .minˉ¹) est supérieure à celle anaérobie (35.6 ± 8.4 . minˉ¹). Cette différence est petite malgré une différence de e max importante. On peut en conclure que le volume courant aérobie est supérieur à celui anaérobie. ( e = Fréq respi x VC) On a donc une hyperventilation à la récupération de l’effort anaérobie. L’évolution globale est comparable à celle de la O2, la e suit la O2 dans une

moindre mesure, tout comme Bahr (1992). Ce qui est normal car le débit en O2 est

dépendant du débit ventilatoire. La e max. anaérobie est à 68% de celle aérobie. (70.3%

O2max)

On observe un plateau de la e anaérobie les 30 premières secondes, puis elle

diminue. Cela est due à l’intensité très forte sur une courte période qui ne laisse pas le

temps à la ventilation de s’adapter. Puis la e reste élevée car il faut récupérer le déficit

d’O2 occasionné par le métabolisme anaérobie, et il faut évacuer l’excès de CO2 pour

augmenter le pH sanguin.

Repos0

20

40

60

80

100

120

140

160

L/m

in

Minutes

Evolution de la ventilation en fonction du temps pendant la récupération

Aérobie Anaérobie

46

On sait aussi que la ventilation peut être rythmée par les mouvements des bras ou des

jambes, le fait que les sujets ont continué à pédaler rapidement après le test de Wingate

peut influencer l’évolution de la e anaérobie en la gardant haute.

La e anaérobie récupère nettement moins vite que la e aérobie et il se maintient un

écart moyen de 10%.

A 5 minutes, on a 80% de récupération pour l’aérobie et 69% pour l’anaérobie.

Cette récupération plus rapide de la e aérobie suit la récupération de la O2 aérobie.

La moins bonne récupération de la e anaérobie est d’ordre mécanique :le régime

ventilatoire (78.5 ± 18 L/min) n’étant pas très haut, la e est obligée de ce maintenir

pour garder une O2 suffisante.

Cependant, la récupération de la O2 ne serait pas le seul facteur

d’augmentation de la e, car les récupérations e et O2 anaérobie ne sont

pas similaires. La PCO2, la baisse de pH et l’augmentation de la sensibilité

des chémorécepteurs au CO2 peuvent rendre compte d’une partie de

l’hyperventilation observée. (Monod et Flandrois, 1990)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100Fin de l'effort

0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

% d

e r

écu

péra

tio

n

Minutes

Récupération en pourcentage de la Ve

Aérobie Anaérobie

47

Récupération de la CO2 :comparaison aérobie et anaérobie

Il n’y a pas de différence significative de l’évolution des CO2 aérobie et anaérobie sur les 5 minutes de récupération. Les CO2 max. sont supérieures aux O2 max. Les CO2 aérobie et anaérobie ne diminuent significativement que de 0 à 2 min. (P<0.001) Par contre, il y a une différence de récupération: la CO2 anaérobie récupère moins vite que celle aérobie.

Repos0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Mil

lilitr

es

Minutes

Evolution de la VCO2 en fonction du temps pendant la récupération

Aérobie Anaérobie

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Fin de l'effort

0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

% d

e r

écu

péra

tio

n

Minutes

Récupération en pourcentage de la VCO2

Aérobie Anaérobie

48

Il est normal de constater que l’évolution des CO2 est la même que l’évolution des e aérobie et anaérobie, car la CO2 est aussi dépendante de la ventilation chargée de l’évacuer. La e induite par le Wingate est rapide et superficielle, le volume courant n’a pas le temps d’augmenter suffisamment, et le CO2 s’accumule dans les alvéoles. La fraction de CO2 expirée est donc plus importante, et rend compte d’une diminution moins rapide. Il a été mesuré au niveau artériel une chute de la PCO2 pour contrecarrer la chute de pH après un exercice intense (Monod et Flandrois,1990). Selon une étude de Allsop et coll. (1990), ils montrèrent un pH musculaire de 6.57 ± 0.04 et un pH sanguin de 7.04 ± 0.03 après un exercice de sprint de 30 sec. Ces pH ne sont remontés qu’après 10 minutes de récupération seulement. Pour nos mesures sur 5 minutes, la hausse de CO2 anaérobie est causée en partie par la récupération du pH, et en partie par l’accumulation mécanique (hyperventilation) du CO2 dans les poumons.

Récupération du Quotient respiratoire (QR)

Le QR anaérobie est supérieur à celui de l’aérobie sur la période de récupération. Le QR anaérobie augmente fortement la 1ère min (P<0.001). Le reste des variations est non-significatif. On voit une augmentation après arrêt de l’effort des deux QR.. Ceci est causé par l’hyperventilation relative observée sur la e et la CO2.

Repos

0

0,5

1

1,5

2

2,5

QR

Minutes

Evolution du quotient respiratoire en fonction du temps pendant la récupération

Aérobie Anaérobie

49

le QR= CO2/ O2, le QR reste supérieur à 1, ce qui veut dire que la CO2 est plus grande que la O2, ou cela veut dire que la O2 diminue plus vite que la

CO2. La baisse de la demande d’O2 est plus rapide que l’ajustement de la ventilation(Hagberg et coll, 1980). la CO2 anaérobie récupère moins vite que la O2 anaérobie, la

O2 aérobie et la CO2 aérobie récupèrent de la même façon. Par conséquent le QR anaérobie est supérieur à celui aérobie .

Par la suite, la ventilation se réajuste, et le CO2 est retenu pour restaurer la balance acido-basique(Bahr, 1992 ; Bahr et coll., 1987). Il a été rapporté que le QR met entre 15 et 20 min. pour revenir à sa valeur initiale.(short, 1997) Le QR juste après exercice n’est pas un bon indicateur des substrats utilisés, à cause d’un ajustement approximatif de la ventilation. Il est reconnu pour des exercices d’intensité élevée, que le QR de récupération diminue rapidement après quelques minutes durant la composante rapide de l’EPOC. Ce qui montre une plus grande oxydation des acides gras pour récupérer un maximum de glucose-glycogène (short et Sedlock, 1997 ; Bahr, 1992 ; Bahr et coll.,1987). Une étude récente de Van Loon et coll. (2001) montre une diminution de l’utilisation d’acide gras avec l’augmentation d’intensité au profit de l’utilisation du glycogène pendant l’exercice. Nos résultats montrent un QR restant au dessus de 1 pendant les 5 minutes de récupération. Deux raisons à cela, premièrement, les deux tests sont d’intensité maximale, l’hyperventilation reste élevée. Deuxièmement, le masque utilisé pour recueillir les gaz, diminue le débit en créant une résistance au passage de l’air. Les sujets ont tous eu la sensation de suffoquer avec ce masque.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000VCO2 Anaérobie VO2 Anaérobie

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500VCO2 Aérobie VO2 aérobie

50

Récupération de la fréquence cardiaque (FC)

La FC aérobie reste supérieure à celle anaérobie de 0 à 2.5 min. (P<0.05). Puis il n’y a plus de différence significative de 2.5 min. à 5 minutes. La FC max. aérobie est de 181 ± 12 Batt/min., tandis que celle anaérobie est de 157 ± 8 Batt/min. Les sujets n’ont pas atteint leur FC max. théorique qui est 210 – (0.65 X 22) = 195 Batt/min. On retrouve la corrélation, faite par Astrand et Rythming (1954), de la FC avec la puissance relative : il déterminèrent une FC max. de 154 Batt/min. à 70% de O2 max., nous avons pour le Wingate une FC max. de 157 ± 8 Batt/min. à 70.3% de la O2 max. (obtenu au test de O2 max.). Beaucoup d’études constatent une brusque baisse de la FC juste après l’effort suivit d’une évolution plus lente et progressive. Nous n’avons pas observé cette évolution car on reporte les valeurs toute les 30 secondes, nous ne voyons pas les « désadaptations » les premières secondes. On a une diminution, de la FC anaérobie, rapide la 1ère minute puis elle se ralentit. La FC aérobie ne commence vraiment a diminuer qu’à partir de 1 min puis elle diminue lentement toute les 2 minutes (significatif). Globalement, on observe qu’à partir de 3.5 min. la baisse de FC des deux tests ralentit et devient très progressive. 7% seulement est récupéré dans l’intervalle 3.5­5 min. La baisse de la FC anaérobie est la moins marquée.

Repos60

80

100

120

140

160

180

200

220

FC

Minutes

Evolution de la fréquence cardiaque en fonction du temps pendant la récupération

Aérobie Anaérobie

51

o Récupération de l’excès de la FC aérobie et de la FC anaérobie :

On remarque une évolution similaire de la récupération vers la valeur de repos (79 Batt./min.) Il y a donc un même contrôle de cette récupération, malgré les différences de performance liées à l’intensité et durée d’exercice. A la fin des 5 min. de récupération les FC sont à 120 et 111 Batt./min. pour l’aérobie et l’anaérobie respectivement. Soit une récupération de 60 % seulement. La FC anaérobie diminue plus rapidement (28%) que celle aérobie (18%) lors de la première minute. L’effort du test anaérobie induit une réponse cardio-

0

20

40

60

80

100

120

Début Fin de l'effort

1 2 3 4 5

FC Max.

7%

18%

27%36%

44% 49% 54% 56% 59% 60%

Batt

/min

Minutes

Evolution de la FC aérobie avec la récupération en fonction du temps

Pourcentage de récupération par rapport à la valeur de repos. Fréquence cardiaque

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Fin de l'effort

0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

FC Max.

15%

28%38% 42% 46%

48% 51% 55% 55% 59%

Batt

/min

Minutes

Evolution de la FC anaérobie avec la récupération en fonction du temps

Pourcentage de récupération par rapport à la valeur de repos. FC

52

respiratoire intense et brève, les barorécepteurs carotidien réagissent plus rapidement en post-effort et stimulent les centres cardio-inhibiteurs qui inhibent le système sympathique, ce qui fait diminuer la FC anaérobie rapidement :38% en 1.5 min. La FC aérobie diminue seulement après 1 min. de façon significative car les barorécepteurs carotidien, exposés à une pression artérielle élevée plus longuement (9.5 ± 1.9 min.), sont moins sensibles à la baisse de pression en post-effort car ils sont étirés.(Norton et coll., 1999) Il s’en suit une baisse de la FC aérobie qu’à partir de 1 min. car les barorécepteurs se re-calibrent et leur sensibilité revient progressivement jusqu’au même niveau après 15 min. de récupération (Terziotti et coll., 2001 ;Raine et coll., 2001). la baisse des FC post-effort est lente car il y a persistance de l’excitation du centre cardiaque, et le noeud sino-atrial du cœur continue à être stimulé par le système sympathique (viru, 1995). DiBello et coll. (1987), ont trouvé qu’il y avait une chute du volume systolique 1 à 2 min post-effort. Donc la FC se maintient élevée pour garder un débit suffisant. Une baisse rapide ou non de la FC post-effort n’est pas en corrélation avec le métabolisme mis en œuvre pendant l’effort, la baisse de la FC indique un contrôle plus ou moins fort du système parasympathique (Darr et coll., 1988). Dans l’étude de Bahr (1992), il a été trouvé la même évolution de la FC post-exercice après un exercice sous-maximal, celle-ci mit plus de 12 heures à revenir à sa valeur de repos. Cette augmentation de la circulation contribue à l’augmentation de L’EPOC.

Bahr, R., Excess postexercice oxygen consumption., Acta Physiol. Scand., 144 :3-70, 1992. Récupération de la FC après un exercice 3 x 2 min à 117% de O2 max.

La diminution de la sensibilité des barorécepteurs n’est pas le seul facteur influençant la FC car la récupération peut perdurer jusqu’à 12 heures. Il peut y avoir comme facteur :les résistances vasculaires périphériques, la sensibilité à la température des tissus cardiaques, hormones ou métabolites, une excitation psychologique suite à l’exercice…

53

Comparaison de la pression systolique (P°syst.)

De 0 à 2 min., la pression systolique anaérobie reste supérieure (P<0.001) à celle aérobie. Puis il n’y a plus de différence significative de 2 à 6 min. de récupération. Ceci confirme les affirmations sur les barorécepteurs, qui sont plus sensibles après le test anaérobie, l’influence du système sympathique est diminuée et la P°syst. anaérobie diminue plus vite. Lors de notre étude les sujets ont récupéré en pédalant passivement sans résistance. Or, il a été démontré que le pédalage passif en récupération permettait de maintenir de façon significative (P<0.05) la pression artérielle et le volume systolique.(Carter et coll., 1999) Nos sujets ont pédalé de façon plus rapide après le tests de Wingate :ils avaient peur de faire une syncope. Ce qui induit en erreur nos résultats pour la pression systolique. Le pédalage passif trop rapide peut expliquer pourquoi la P°syst. anaérobie reste élevée alors que la FC anaérobie diminue rapidement. Malgré cela, Il y a une récupération de 86% pour la P°syst. aérobie et de 81.71% pour la P°syst. anaérobie après 5 minutes de récupération.

Repos

0

50

100

150

200

250

fin de l'exercice 2 4 6

mm

Hg

Minutes

Evolution de la pression artérielle systolique en fonction du temps pendant la récupération

Aérobie Anaérobie

54

CONCLUSION

Nous venons d’étudier les paramètres cardio-respiratoires et l’excès de consommation

d’O2 sur une période de 5 minutes de récupération après deux efforts différents, l’un dit

aérobie, l’autre dit anaérobie.

Ce qu’il faut retenir de cette étude se trouve dans le tableau ci-dessous :

La plupart des paramètres récupèrent plus vite après l’effort dit aérobie, alors qu’ils

étaient à leur maximum à la fin de celui-ci. Il y a peu de différence de récupération, entre

l’effort aérobie et l’effort anaérobie, dans notre étude.

La composante rapide de l’EPOC aérobie est plus rapide. L’EPOC aérobie est supérieur car la durée de l’effort est plus longue. Après l’effort aérobie : il faut récupérer autant d’ATP-PC que l’effort anaérobie, mais

il faut récupérer aussi les réserves d’O2 de la myoglobine et veineuse qui ont été plus exploitée : donc un EPOC² supérieur.

la CO2 anaérobie récupère moins vite que la O2 anaérobie : le QR anaérobie est supérieur à celui aérobie.

Paramètres

(n=12)

Le

maximum

Récupération la

plus rapide

% de récupération en 5 min.

AEROBIE ANAEROBIE

O2

e

CO2

FC

P°syst.

Aérobie

Aérobie

Aérobie

Aérobie

Anaérobie

Aérobie

Aérobie

Aérobie

Égale pour les DEUX Aérobie

86.9%

79.9%

88.2%

59.2%

86%

82.1%

69%

83.8%

59.8%

81.7%

55

Les processus de récupération mis en œuvre après un effort semblent être les mêmes

quelque-soit la filière métabolique utilisée. Ceci peut être expliqué par le fait que nous avons

testé les mêmes sujets, et qu’il y a une contribution des 2 filières aérobie et anaérobie dans les

deux efforts.

L’étude de Medbo et Tabata (1989), se révèle être la référence pour notre étude. Ils ont

déterminé la part des filières aérobie et anaérobie à l’effort, sur des étudiants d’une moyenne

d’âge de 25 ans, avec des exercices d’intensité maximale mais de durée différentes. La part de

l’aérobie augmente avec la durée, et celle de l’anaérobie reste constante à partir de 30 sec.

d’effort. Ce concept pourrait expliquer nos résultats peu significatif.

La période choisie pour cette étude semble trop courte pour établir une différence claire

sur toute la récupération. Il aurait fallu un temps de 60 min. pour avoir une récupération

complète des paramètres et donc mieux les analyser.

56

BIBLIOGRAPHIE

ARTICLES

Allsop, P., Chetham, M., Brooks, S., Hall, G.M. and Williams, C., Continuous intramuscular

PH measurement during the recovery from brief maximal exercise in man, Eur. J. Appl.

Physiol., 60, 465, 1990.

Astrand, P.O, Rythming, I. A Normogram for calculation of aerobic capacity (physical fitness)

from pulse rate during sumaximal work. J. Appl. Physiol. 7, 218, 1954.

Bangsbo, J., Gollnick, P.D., Graham, T.E., Juel C., Kiens, B., Mizuno, M. and Saltin, B.,

Anaerobic energy production and O2 deficit-debt relationship during exhaustive exercice in

humans, J. Physiol., 422, 539, 1990.

Bangsbo, J., Gollnick, P.D., Graham, T.E. and Saltin, B., Substrate for muscle glycogen

synthesis in recovery from intense exercice in man, J. Physiol. , 434, 423, 1991.

Bahr, R., Excess postexercice oxygen consumption., Acta Physiol. Scand., 144 :3-70, 1992.

Bahr, R., Ingnes, I., Vaage, O., Sejersted, O.M. and Newsholme, E.A., Effect of duration of

exercise on excess post-exercise O2 consumption, J. Appl. Physiol., 62, 85, 1987.

Bahr, R. and Maelhum, S., Excess post-exercise oxygen consumption. A short review, Acta

Physiol. Scand., 128 (Suppl. 556), 93, 1986.

Brooks, G.A., Anaerobic threshold :review of the concept and direction for further research,

Med. Sci. Sports. Exerc., 17, 22, 1985.

Brooks, GA, Hittelman, KJ, Faulkne,r JA, Beyer, RE., Temperature, liver mitochondrial

respiratory functions and oxygen debt., Med Sci Sports Summer;3(2):72-4, 1971.

Carter, R., Watenpaugh, D.E., Wasmund, W.L., Wasmund, S.L., Smith, M.L., Muscle pump

and central command during recovery from exercise in humans., J. Appl. Physiol., 87:1463-

1467, 1999.

Conconi,I.,F., Ferrari, M., Ziglio, P.G., Droghetti, P., Codeca,L., Determination of the

anaerobic threshold by a non invasive field test in runners. J. Appl.Physiol. 52, 869-873,

1982.

Darr, K.C., Basselt, D.R., Morgan, B.J. and Thomas, D.P., Effects of age and training status

on heart rate recovery after peak exercise, Am. J. Physiol., 254, H340, 1988.

DiBello, V., Santoro, G., GINI, G., Pentimore, F., Ginanni, A., Romano, M.F. and Giusti, C.,

Cardiovascular adjustments induced by training evaluated during semisupine isotonic

exercise and recovery period: an echocardiogrpahic study, int. J. Sports Med., 8, 407, 1987.

57

Freund, H., Oyono-enguelle, S., heitz, A., Ott, S., Marbach, J., Gartier, M. and Pape, A.,

Comparative lactate kinetics after short and prolonged submaximal exercise, Int. J. Sports

Med., 11, 284, 1990.

Gaesser, G.A. and Brooks, G.A., Metabolic bases of excess post-exercise oxygen consumption :a review, Med. Sci. Sports Exerc., 16, 29, 1984. Green S., Dawson B., Measurement of anaerobic capacities in humans:definitions, limitations and unsolved problems, a review. Sports Med 15:312-327, 1993. Hagberg, J.M., R.C. Hickson, A.A. Ehsani, and J.O. Holloszy., Faster adjustement to and recovery from submaximal exercice in the trained state., J. Appl. Physiol., 48:218-224, 1980. Harris, R.C., K. Salhin., and E. Hultman, Phosphagen and lactate contents of m. quadriceps femoris of man after exercice., J. app. Physiol., 43: 852-857, 1977. Hebestreit H., Mimura K., and Bar-Or O., Recovery of anaerobic muscle power following 30-s supramaximal exercice: Comparing boys and men., J. Appl. Physiol., 74: 2875-80, 1993. Hill DW., Determination of accumulated O2 deficit in exhaustive short-duration exercice, Can. J. Appl. Physiol., 21, 63-74, 1996. Hultman, E., Bergström, J. and McLennan-Anderson, N., Breakdown and resynthesis of phosphocreatine and adenosine triphosphate in connection with muscular work in man, Scand. J. Clin. Lab. Invest., 19, 56 , 1967 . Inbar, O., Bar-Or, O., The effect of intermittent warm-up on 7-9 year-old boys., Eur. J. Physiol. 34:81-89, 1975. Inbar, Dotan, and Bar-Or, Aerobic and anaerobic components of a thirty-second supramaximal cycling task., Med. Sci. Sports Exerc. 8:S51, 1976. Katz, A. & Sahlin, K., effect of decreased oxygen availibility on NADH and lactate contents in human skeletal muscle during exercice., acta Physiol. Scand, 131, 119-127, 1987. Kavanagh, MJ., I. Jacobs, J. Pope, D. Symons, and A Hermiston, The effect of hypoxia on performance of the Wingate anaerobic power test., Can. J. Appl. Sport Sci. 11:22P., 1986. Knuttgen, H.G., Oxygen debt after submaximal exercise, J. Appl. Physiol., 29, 651, 1970. Luthanen, P., Rahkila, P., Rusko, H, Viitasalo, J., Mechanical work and efficiency in treadmill running at aerobic and anaerobic thresholds., Acta Physiol. Scand., 139:153-159, 1990.

58

Margaria, R., Edwards, H.T., and dill, D.B., the possible mechanism of contracting and pating the oxygen debt and the role of lactic acid in muscular contraction, Am. J. Physiol., 106, 689, 1933. Medbo, Jon Ingulf, Arne-Christian Mohn, Izumi Tabata, Roald Bahr, Odde Vaage, and Ole M. Sejersted., Anaérobic capacity determined by maximal accumulated O2 deficit., J. Appl. Physiol., 64(1):50-60, 1988. Medbo, Jon Ingulf, and Izumi Tabata, Relative importance of aerobic and anaerobic energy release during short-lasting exhausting bicycle exercice., J. App. Physiol. 67(5):1881-1886, 1989. Medbo, Jon Ingulf, and Izumi Tabata., Anaerobic energy release in working muscle during 30 s to 3 min of exhausting bicycling., J. Appl. Physiol., 75(4) :1654-1660, 1993. Nioka S., Moser D., Lech G., Evengelisti M., Verde T., Chance B., and Kuno S., Muscle deoxygenation in aerobic and anaerobic exercice, Oxygen Transport to Tissue XX, Plenum press, New York, 1998. Nordheim, K, Vollestad, NK., Glycogen and lactate metabolism during low-intensity exercise in man, Acta Physiol. Scand., Jul;139(3):475-84, 1990. Norton, K.H., Boushel, R., Strange, S., Saltin, B., and Raven, P.B., Resetting of the carotid arterial baroreflex during dynamic exercise in humans., J. Appl. Physiol., 87:332-338, 1999. Nummela, A., Rusko, H., Time course of anaerobic and aerobic energy expenditure during short-term exhaustive running athletes., Int. J. Sports Med., vol 16, N°8, 522-527, 1995. Peterson, L.H., Shnabel, T.G., Fitzpatrick, H. and Barett, H.C., Intra-arterial changes in pressure before, during and after exercise, Am. J. Physiol., 155, 460, 1948. Raine, N.M., Cable, N.T., George, K.P., Campbell, I.G., The influence of recovery on post-exercise hypotension in normotensive men., Med. Sci. Sports Exerc., 3:404-12, 2001. Sahlin, K., Ren, J.M. & Broberg, S., Oxygen deficit at the onset of submaximal exercice is not due to a delayed oxygen transport., Acta Physiol. Scan., 134, 175-180, 1988. Short, Kevin R., and Darlene A. Sedlock, Excess postexercice oxygen consumption and recovery rate in trained and untrained subject., J. App. Physiol.,83 (1), 153-59, 1997. Silva, JM, Applebaum, MI., Association and dissociation patterns of United States Olympic Marathon Trial Contestants. Cognitive Therapy and Research, 13 : 185-192, 1989.

59

Söderlund, K. and Hultman, E., ATP content in single fibres from human skeletal muscle after electrical stimulation and during recovery, Acta Physiol. Scand., 139, 459, 1990. Terziotti, P., Schena, F., Gulli, G., Post-exercice recovery of autonomic cardiovascular control:a study by spectrum and cross-spectrum analysis in humans., Eur. J. Appl. Physiol., 84:187-194, 2001. Van Loon, Luc J.C., Paul L. Greenhaff, D. Constantin Teodosiu, Wim H.M. Saris, and Anton J.M. Wagenmakers, The effect of increasing exercice intensity on muscle fuel utilisation in humans., Journal of Physiology, 536.1, 295-304, 2001. Viru, E., Dynamics of blood pressure during and after exercice of different intensity, Acta comment. Univ. Tartuensis, 205, 62, 1968. Whiters, R.T., Sherman, W.M., Clark, D.G., Esselbach, P.C., Nolan, S.R., Mackay, M.H., and Brinkman, M., Muscle metabolism during 30, 60 and 90 s of maximal cycling on an air-braked ergometer., Eur. J. Appl. Physiol., 63:354-362, 1991.

OUVRAGES

Atho Viru, Adaptation in sports training, Boca raton=floride ;crc press, 1995, 352 p.

Astrand, P.O., Rodahl, K., Précis de physiologie de l'exercice musculaire, ed. Masson, 1994,

250 p.

Inbar, O., Bar-Or, O., S.Skinner, J, The Wingate Anaerobic test, Human Kinetics, USA, 1996,

110 p.

Garett W.E., Kirkendall D.T., Exercice and Sport Science, ed. Lippincott Williams & Wilkins,

Philadelphie, 2000, 350 p.

Hargreave M., Exercice Metabolism, ed. Human kinetics, USA, 1995, 300 p.

Marieb E.N., Anatomie et Physiologie humaines, 2ème ed., DeBoeck université, 1993, 1015 p.

Monod, H., Flandrois, R., Physiologie du sport, Masson, Paris, 1990, 2ème éd., 225 p.

Monod H., Kahn J.-F., Médecine du sport, collection pour le praticien, ed. Masson, Paris,

2000, 500 p.

Rowland T.W., Developmental Exercice Physiology, ed. Human kinetics, USA, 1996, 400 p.