Les « non-répondeurs » à l’entrainement aérobie : mythe ou réalité ?

Les « non-répondeurs » à l’entrainement aérobie : mythe ou réalité ?

Dans un de mes blogues récents, je vous ai parlé de l’importance de la mesure de l’aptitude aérobie (VO2 max) comme un signe vital en pratique clinique courante et comme l’un des meilleurs marqueurs de santé. L’entrainement aérobie demeure la méthode principale pour améliorer cette aptitude, et jusqu’à récemment, on estimait que les réponses à l’entrainement (amélioration du VO2 max) variaient grandement d’un individu à l’autre. Par exemple, dans l’étude HERITAGE, les améliorations du VO2 max  allaient de -4.7 à +58% (0 à 1000 mL/min), avec une grande variabilité entre les individus sains sédentaires. Les individus « non-répondeurs » sont les personnes qui, malgré un entrainement aérobie régulier, n’augmentent pas leur VO2 max de plus de 5%, cette proportion pouvant atteindre jusqu’à 20 % selon les études. Dans l’étude HERITAGE, l’entrainement aérobie était de 20 semaines au total, à une fréquence hebdomadaire de 3 sessions/sem, d’une durée entre 30 à 50 min (soit 90 à 150 min/sem) et d’une intensité de 55 à 75% du VO2 max, ce qui correspond à un volume d’entrainement aérobie modéré pour les patients sédentaires de l’étude.

Mais serait-il possible que le volume et l’intensité d’entrainement étaient insuffisants dans ces études pour que ces individus « non-répondeurs » bénéficient d’une amélioration de leur aptitude aérobie ? En 2009, l’étude DREW (« Dose Response to Exercise in Women ») a montré qu’en augmentant le volume hebdomadaire d’entrainement aérobie chez des femmes sédentaires post-ménopausées (Groupe 1 : 100 min/sem, Groupe 2 : 147 min/sem, Groupe 3 : 192 min/sem), on pouvait réduire la proportion de « non-répondeuses » à l’entrainement de 44% (Groupe 1), à 23 % (Groupe 2), à 19% (Groupe 3). Plus récemment, une étude du Dr Robert Ross a comparé trois groupes de sujets sédentaires d’âge moyen avec une obésité abdominale (121 participants) qui se sont entrainés pendant 24 semaines selon 3 programmes d’entrainement aérobie différents :

1) Le 1er groupe avec un faible volume et intensité (180-300 kcal/session, à 50% max) ;

2) Le 2e groupe avec haut volume et faible intensité (360-600 kcal/session, à 50% max) ;

3) le 3e groupe avec haut volume et haute intensité (360-600 kcal/session, à 75% max).

Après 24 semaines d’entrainement, la proportion de « non-répondeurs » à l’entrainement aérobie avait disparu dans le 3e groupe (Groupe 1 : 38.5%, Groupe 2 : 17.6% et Groupe 3 : 0%), suggérant qu’être « non-répondeur » n’est pas une fatalité et que certaines personnes auraient seulement besoin d’un entrainement plus intense et d’un plus grand volume hebdomadaire pour s’améliorer. Même constat apporté par une étude récente réalisée auprès de 78 jeunes hommes ayant suivi un entrainement aérobie de 12 semaines.  Les participants ont été répartis en 5 groupes, réalisant soit 1, 2, 3, 4 ou 5×60 min/sem d’entrainement à 65% du VO2 max pendant les 6 premières semaines. Ensuite, tous les sujets « non-répondeurs » des groupes, définit par une augmentation de la puissance aérobie maximale (Watts) inférieure à 4%, ont eu 2 sessions/sem d’entrainement supplémentaires pendant 6 semaines additionnelles. Ainsi, après les 6 premières semaines d’entrainement, la proportion de « non-répondeurs » était de 69%, 40%, 29%, 0% et 0% (pour les groupes 1, 2, 3, 4 et 5). Après la seconde période de 6 semaines d’entrainement, la proportion de « non-répondeurs » était  abolie pour les groupes 1, 2 et 3 (60, 120 et 180 min/sem). Cette étude suggère donc que pour des volumes de 240 à 300 min/semaine (Groupes 4 et 5), tous les sujets (principalement de jeunes hommes sédentaires) ont connu une amélioration de leur puissance aérobie maximale sur bicyclette, notamment en raison d’un meilleur transport du dioxygène (O2) par le sang.

Ces dernières études sont donc encourageantes dans le domaine de l’entrainement, car elles suggèrent que tout le monde pourrait « en théorie » améliorer son aptitude aérobie (VO2 max), que l’on soit jeune ou bien avec des facteurs de risque, pourvu qu’un certain volume d’exercice soit réalisé. Même si les résultats de ces études sont à confirmer chez des personnes plus âgées ou qui sont atteintes de maladies cardiaques,  elles soulignent l’importance de mesurer l’aptitude aérobie (VO2 max) de façon plus courante lors des interventions (entrainements aérobie) pour juger de l’efficacité du programme d’entrainement et pour pouvoir le réajuster au besoin.

 

 

 

Intérêts et avantages cardiovasculaires de l’entrainement aérobie aquatique

Intérêts et avantages cardiovasculaires de l’entrainement aérobie aquatique

Nos études ont démontré que l’exercice en immersion sur bicyclette avait des effets bénéfiques pour la santé cardiovasculaire, avec une amélioration de la fonction cardiaque lors de l’effort et pendant la récupération similaire à celle observée sur terrain sec. L’exercice en immersion augmente le débit et le volume de sang (débit cardiaque et volume d’éjection systolique) expulsé  par le cœur pendant et après l’exercice, et donc pourrait être intéressant pour entrainer/améliorer la fonction cardiovasculaire. Cette amélioration de la fonction cardiaque (débit et volume de sang éjecté) fait aussi en sorte que la récupération de la fréquence cardiaque après l’exercice est aussi améliorée en raison d’un tonus parasympathique (système nerveux cardiaque ralentissant les battements du cœur) plus important.

Pour les personnes pré-hypertendues (pression artérielle ≥ 130/85 mmHg), l’entrainement par intervalles en immersion sur bicyclette réduit de façon plus marquée la pression et la rigidité artérielles que le même entrainement sur terrain sec, ouvrant des perspectives intéressantes d’intervention pour le traitement de l’hypertension artérielle. Les mécanismes de ces effets bénéfiques de l’exercice en immersion sur le plan vasculaire restent à définir : s’agit-il d’une réduction du tonus sympathique (système nerveux augmentant les battements du cœur et la pression artérielle) ou d’une amélioration de la dilatation des artères et de la réduction de la résistance des vaisseaux ? Quoi qu’il en soit, ces observations soulignent les bénéfices associés à l’activité physique en immersion et son potentiel à améliorer la santé cardiovasculaire.

Il est à noter que le niveau d’immersion est un facteur important pour bénéficier des effets cardiovasculaires, une immersion au niveau du sternum étant « idéale » pour le vélo aquatique. Les personnes ayant des troubles musculaires et/ou articulaires, les patients atteints de surpoids et les personnes âgées peuvent aussi bénéficier de l’entrainement aquatique parce qu’il réduit les impacts sur les articulations (dos, genoux, hanches) et favorise l’équilibre. L’entrainement  sur vélo aquatique est très bien toléré par les patients en surpoids parce que l’immersion dans l’eau supporte le poids de la personne, et il est aussi efficace qu’un entrainement sur terrain sec sur le plan des facteurs de risque et de la forme physique. Les autres formes d’exercices aquatiques pouvant amener de la variété, telle la marche dans l’eau, l’aquaforme ou encore l’aqua-course en eau profonde restent également tout aussi valables en termes de bénéfices cardiovasculaires pour la population générale, en surpoids ou qui sont affectées par des maladies cardiovasculaires et sont couramment utilisées dans les programmes d’entrainement du Centre ÉPIC.

 

L’entrainement avec sprints supra-maximaux ou « sprint-interval training » : la nouvelle panacée en entrainement ?  

L’entrainement avec sprints supra-maximaux ou « sprint-interval training » : la nouvelle panacée en entrainement ?  

Plusieurs études indiquent que l’entrainement par intervalles à haute intensité (« high-intensity interval training » en anglais) procure de nombreux bénéfices, autant chez les personnes sans maladies cardiaques (sédentaires et athlètes), les patients avec facteurs de risque cardiovasculaires (obèses, hypertendus, syndrome métabolique) que les patients cardiaques (coronariens et insuffisants cardiaques). Au Centre ÉPIC, nous utilisons depuis 2009 cette méthode pour l’entrainement de nos membres ; par exemple, un protocole couramment utilisé consiste à pédaler 15 sec sur un vélo stationnaire au maximum de la capacité, suivi d’une période de récupération de même durée, soit de façon passive (repos complet) ou active (exercice de faible intensité), et ce pendant 8 minutes.  Après une courte pause, on recommence le tout pour un autre bloc de 8 minutes.  Au total, la personne fait donc 16 minutes d’activité physique, mais seulement 8 minutes d’activité réelle puisqu’elle est en arrêt la moitié du temps. Lorsqu’on mesure la capacité aérobique après ce type d’entraînement, on observe que ces 8 minutes d’activité physique intense, mais fractionnée, sont plus efficaces que 30 minutes d’activité modérée continue.

Depuis peu, une autre forme d’entrainement encore plus court et plus intense à fait son apparition, tout d’abord en recherche, puis dans le domaine du conditionnement physique. Ce type d’entrainement est appelé en anglais « sprint interval training », ce que nous traduirons par entrainement avec sprints supra-maximaux. Il consiste à répéter de 4 à 8 sprints de 10 à 30 sec à des puissances très importantes (>170% de la puissance maximale aérobie (PMA)), entrecoupés par des périodes de repos variant de 10 sec à 5 min (voir l’encadré pour mieux comprendre à qui correspond la PMA).

En 1996, le chercheur japonais Izumi Tabata a été un des premiers à expérimenter ce type d’entrainement en utilisant 7 à 8 sprints de 20 sec à 170% de la PMA avec récupération passive de 10 sec, ce qui correspond à 4 min au total pour la séance.  Lorsque réalisé pendant 4 semaines comparativement à un entrainement  modéré continu de 1 heure (à 70% de la PMA), ce type d’entrainement au sprint améliorait la capacité anaérobie (ce qui semble logique) mais aussi la VO2max de façon équivalente à l’entrainement modéré continu (plus surprenant) chez des sujets jeunes en bonne santé. D’autres chercheurs, comme l’Australien Nigel Stepto, ont montré qu’un entrainement de 3 semaines à l’aide de sprints de 30 sec à 175 % de la PMA (12 sprints) avait des effets similaires sur la performance qu’un entrainement de même durée utilisant 8 intervalles de 4 min à 85% de la PMA chez de jeunes cyclistes entrainés. Plus récemment, l’équipe du Dr Martin Gibala a montré qu’un entrainement de 12 semaines, utilisant 3 sprints de 20 sec (250% de la PMA) 3 fois par semaine avait des effets équivalents sur la VO2max, la fonction mitochondriale musculaire ou la sensibilité à l’insuline qu’un entrainement modéré continu (45 min à 70% PMA) chez de jeunes sujets sédentaires. Il a même été démontré qu’un programme de sprints de 2 semaines utilisant 4 à 6 sprints maximaux de 10 sec (>200% de la PMA) avec 2 ou 4 min de repos était tout aussi efficace que des sprints de 30 sec. On sait maintenant que les mécanismes d’adaptations de l’entrainement aux sprints supra-maximaux passent par notamment par des améliorations des enzymes oxydatives musculaires comme la citrate syntase.

Il semble donc qu’un entrainement à très haute intensité puisse procurer des bénéfices cardiovasculaires importants, et ce de façon beaucoup plus rapide que l’entrainement modéré. Cependant, bien que comprimer le temps consacré à l’exercice et avoir des séances très courtes (<10 min) soit séduisant, on remarque que ce type d’entrainement peut être très exigeant et n’a été étudié que chez les sujets sains jeunes (<40 ans) en santé et sur de courtes périodes de temps (2 à 12 semaines). Son application à des populations plus âgées en bonne santé ou encore qui présentent des facteurs de risques ou des maladies cardiaques stables reste à être déterminée, autant en terme d’efficacité que de sécurité (blessures).

 

Puissance, temps d’effort et sources d’énergie

La puissance aérobie maximale (PMA) est la puissance produite à VO2max, c’est-à-dire lorsque le corps atteint sa capacité maximale à consommer de l’oxygène lors d’un effort progressif maximal d’une durée de 8-12 minutes. Le métabolisme aérobie est la principale source d’énergie après quelques minutes (voir figure de droite).  Chez une personne peu entrainée, cela correspond à une puissance qui peut être maintenue environ 3 à 5 minutes (voir figure de gauche).  On peut facilement reconnaître l’atteinte de la PMA par les sensations ressenties lors de l’effort, soit l’apparition d’une douleur musculaire, une augmentation de la ventilation, une incapacité de parler durant l’exercice et, évidemment, l’épuisement. Comme son nom l’indique, un sprint supra-maximal correspond à un effort qui dépasse la puissance aérobie maximale d’une personne (ex : 135 et 200% PMA – voir figure de gauche). Ces dépassements sont rendus possibles par la capacité du corps de se tourner vers d’autres sources d’énergie sans oxygène (phosphocréatine/glycolyse anaérobie : voir figure de droite) qui donne beaucoup d’énergie sur un temps très court, mais s’épuisent vite. L’utilisation de ces réserves énergétiques permet donc de soutenir un effort très intense pendant une courte période de temps, par exemple lors d’un sprint réalisé à bout de souffle.

puissance_temps2

L’aptitude aérobie maximale : un des meilleurs marqueurs d’une bonne santé 

L’aptitude aérobie maximale : un des meilleurs marqueurs d’une bonne santé 

Il est maintenant clairement démontré que l’aptitude aérobie maximale (VO2max/pic) représente un des meilleurs marqueurs du risque de maladies chroniques et de mortalité prématurée. En mesurant la quantité maximale d’oxygène qu’une personne peut consommer lors d’un effort intense et prolongé, l’aptitude aérobie maximale reflète en effet la performance des fonctions physiologiques intégrées du corps humain, comprenant le transport de l’oxygène par les systèmes pulmonaire (respiration), cardiaque (cœur), vasculaire (sang/vaisseaux) jusqu’aux muscles pour utilisation de l’oxygène lors d’un effort.  Ainsi, ce marqueur représente l’état de santé physiologique fonctionnel global du système cardio-pulmonaire et plusieurs études ont montré qu’une faible aptitude aérobie est associée à un risque plus élevé de maladies cardiaques, de mortalité due aux cancers et de mortalité totale.

Dans un article qui vient d’être publié dans la revue Circulation, l’American Heart Association prend position pour une mesure de l’aptitude aérobie maximale comme un signe vital en pratique clinique courante, au même titre que d’autres signes vitaux plus courants comme la pression artérielle, les lipides sanguins ou encore la composition corporelle (pourcentage de gras, de muscle et d’os). Selon les auteurs, ce marqueur serait même supérieur aux facteurs de risque traditionnels tels le tabagisme, le diabète de type 2, l’hypertension artérielle, l’obésité ou les dyslipidémies. Cette recommandation est importante, car en dépit de sa forte association avec le risque de mort prématurée, ce marqueur important n’est toujours pas évalué de façon routinière en clinique.

La méthode de référence la plus précise pour mesurer l’aptitude aérobie maximale est l’analyse des échanges cardiopulmonaires pendant en effort maximal sur tapis ou vélo. Cependant, cette procédure requiert une certaine expertise et des équipements qui ne sont pas disponibles partout en milieu médical, sans compter qu’elle est aussi associée à des coûts plus élevés. Comme le soulignent les auteurs, il existe toutefois plusieurs alternatives pour évaluer ou estimer  cette aptitude aérobie maximale, et ces tests peuvent facilement être adaptés en fonction de l’état de santé du patient (sujet avec ou sans maladie) et de la fréquence des évaluations.

La seule façon d’améliorer l’aptitude aérobie maximale est par l’entrainement et/ou l’activité physique régulière, ce qui implique une remise en question des interventions cliniques actuelles, principalement basées sur la médication.  La mesure routinière de l’aptitude aérobie maximale pourrait donc permettre aux médecins de  « prescrire » de l’exercice à leurs patients et de suivre de façon précise l’évolution de leurs profils cardiovasculaire et clinique.  Ceci est d’autant plus important que des gains de forme physique, même modestes,  peuvent se traduire par des bénéfices cliniques importants, particulièrement dans les populations les plus à risque, c’est-à-dire celles qui sont le moins en forme.