Dans le monde de l’entrainement, les méthodes de quantification de la charge d’entrainement sont multiples. Chez Nolio, nous nous concentrons sur les méthodes Foster, Coggan, ou encore Trimp. Il existe donc un certain nombre d’approches pour modéliser la façon dont l’entrainement modifie le rendement et ces modèles ont une importance dans l’optimisation de l’entrainement en particulier sur la gestion de la charge d’entrainement et du Tapering (affûtage).

Le TRIMP ?

Les modèles TRIMP considèrent qu’un entrainement induit un stress, ici appelé « impulsion d’entrainement » ou TRIMP (TRaining IMPulse), avec un effet positif et un négatif. L’effet positif est appelé « condition physique », et l’effet négatif est appelé « fatigue », ils sont combinés pour fournir une valeur dites de « forme ».

Les travaux initiaux sur la modélisation de la performance humaine ont été réalisé par Eric Banister en 1975 (1) et vérifiés par une dizaine d’études (2) souvent en relation avec la Course à pied. En 1991 (3), Banister développe donc le TRIMP comme méthode de quantification de la charge d’entrainement.

La première version TRIMP prend en compte l’intensité de l’exercice calculée à partir de la méthode de réserve de la fréquence cardiaque (FC) et la durée de l’exercice. La FC d’une session d’entrainement est pondérée en fonction d’une relation entre la FC et le lactate sanguin observé lors de tests incrémentiels, puis multipliée par la durée de l’entrainement.

La formule : TRIMP = T * \Delta FC * k 
T = durée en minute
ΔFC = (FCexercice – FCrepos)/(FCréserve), où FCréserve = FCmax-FCrepos (selon Karvonen)
k = est un facteur pondérateur exponentiellement croissant dépendant de la fréquence cardiaque durant l’exercice et de la cinétique d’augmentation des lactates au cours d’un exercice progressivement croissant (Green et al. 1983).

k = 0.86e^{1.67ΔFC} (Pour les femmes)

k = 0.64e^{1.92ΔFC} (Pour les hommes)

 

Exemple concret :
Un athlète fait un entrainement de 1h à 160 de FC moyenne, avec 200 en FCmax et 40 en FCrepos
T= 60
ΔFC = (160-40) / (200-40) = 0.75 ou 75%
k = 0.64e 1.92*0.75 = 2.7
TRIMP = 60*0.75*2.7 = 121.5

Ici 121.5 n’a pas vraiment d’unité, on parle d’U.A  : unité arbitraire. La valeur de la charge de la séance peut être utile pour comparer les séances d’un même athlète entre elles, cependant l’intérêt est surtout de voir l’évolution de la charge (de toutes les séances) au cours du temps.

L’utilisation du cardiofréquencemètre est nécessaire pour quantifier la charge d’entrainement de chaque séance et pouvoir comparer les différents entrainements réalisés.

Les limites de cette méthode viennent du fait qu’elle ne prend pas en compte les variations d’intensité dans une séance d’entrainement, et que la FC est une donnée qui peut fortement variée selon le contexte de l’exercice (température, humidité, fatigues du système nerveux autonome, SNA).

EDWARDS TRIMP

Sur Nolio, nous utilisons aussi une autre méthode de calcul de TRIMP, proposé par Edwards en 1993 (4). Sa méthode se base sur l’addition du temps passé dans des zones de FC. Ainsi, le temps passé dans 5 zones arbitraires est multiplié par des coefficients arbitraires pour quantifier la charge d’entrainement. Il est proposé d’utiliser des zones basées sur la FCmax avec 10% d’écart et des coefficients correspondants, comme on peut le voir sur le tableau ci-dessous. Cependant une configuration individuelle des zones d’entrainement en fonction du sport serait plus juste car les coefficients ci-dessous n’ont aucun lien avec les seuils de performances métaboliques ou physiologiques.

Cette méthode trouve sa limite dans la définition des zones et le coefficient associé à celle-ci, car aucune étude ne peut prouver cette relation entre les intensités de l’entrainement.

Selon cette méthode, les adaptations de l’entrainement de la zone 5 seraient 5 fois supérieures à celle de la zone 1. Aussi, un coefficient étant fixe pour une zone donnée, il est alors difficile de croire que l’impact sur la charge d’entrainement entre le bas et le haut de la zone soit identique.

D’autre part, de multiples études montrent que l’utilisation de seuils serait intéressante pour cette méthode. Castagna et Coll.(2011) ont montré une relation dose-réponse entre le temps passé au-dessus de 90% et les changements de condition physique. Cependant, si cette approche est utilisée isolément, elle risque d’ignorer la charge d’entrainement sous les seuils.

Enfin, si vous utilisez régulièrement cette méthode et que vous définissez vos zones de la même manière pour chaque athlète, la quantification charge de l’entrainement obtenu restera cohérente.

Sur Nolio, vous pouvez complétement ajuster les coefficients de chaque zone pour le calcul du TRIMP en fonction de chaque athlète afin d’être le plus précis possible.

Le Training Stress Balance

Le modèle Training Stress Balance (TSB), est une simplification du modèle Banister par Andrew Coggan qui montre les variations relatives à la forme en fonction de la charge d’entrainement. Elle utilise les termes de Charge d’entrainement chronique (CTL) qui représente la « condition physique », la charge aiguë (ATL) pour la « fatigue à court terme », et l’équilibre de la charge d’entrainement (TSB) pour la « Forme ». Ici, CTL et ATL sont basés sur TRIMP, avec un effet résiduel pour séance d’entrainement qui dure plus longtemps pour CTL que pour ATL. En résumé, un athlète récupère plus vite qu’il ne perd en condition physique, c’est le principe de surcompensation.

L’image ci-dessus montre l’effet d’une séance d’entrainement sur l’équilibre du stress d’entrainement. Vous pouvez voir que l’entrainement crée un « pic » à la fois pour ATL et CTL. Le pic ATL qui représente la fatigue aiguë réduit plus rapidement que CTL. La charge d’entrainement est représentée par le TSB (CTL-ATL), vous pouvez y voir, tout d’abord une chute indiquant des capacités réduite de la « forme », puis une élévation qui amène la « forme (TSB) » au-dessus de la courbe de la « fatigue à court terme » (ATL). Cette courbe de « forme » a la même tendance que celle observé pour le phénomène de surcompensation comme on peut le voir ci-dessous.

La charge d’entrainement, un modèle dynamique

Dans les faits, la répétition des entrainements induit une fluctuation de la charge d’entrainement au cours du temps. Théoriquement, avec un entrainement identique sur une longue période, la « fatigue à court terme » (ATL) diminuera dans un premier temps pour tendre ensuite lentement vers 0, c’est l’adaptation à la charge d’entrainement. L’athlète sera donc potentiellement capable de maintenir une charge d’entrainement donnée sans générer de fatigue supplémentaire.

Comment « la forme » est-elle calculée ?

La modélisation de la « forme » (TSB) est simple, elle ne nécessite que le nombre de jours de décomposition de «  la fatigue à court terme » (ATL) et de « la condition physique »(CTL). La « fatigue court terme » représente la fatigue accumulée sur les 7 derniers jours alors que « la condition physique » représente la fatigue accumulée sur 42 jours. Il est un peu contre-intuitif de voir sa condition physique comme une « fatigue », mais il faut le voir comme ceci : plus on s’entraîne, plus on augmente notre « potentiel de condition physique », qui se traduira en forme après un affutage.

La formule de base pour ATL et CTL utilise une moyenne mobile exponentielle :

  • ATLdu jour = TRIMP*\lambda{_a} + ((1-\lambda{_a})*ATLveille
  • CTLdu jour = TRIMP*\lambda{_f} + ((1-\lambda{_f})*CTLveille

Où, comme vous pouvez le voir, il s’agit d’une approche itérative avec le calcul de la valeur de la plus ancienne de l’entrainement puis itérer jusqu’à la veille :

\lambda{_a} = 2/(N_a+1)

\lambda{_f}= 2/(N_f+1)

Où, N_a et N_f sont les constantes de décomposition du temps, pour 7 et 42 jours respectivement. La demi-vie pour une valeur donnée de N est N/2.8854, ainsi 7jours donne une demi-vie de 2.4jours et 14.5jours pour une demi-vie de 42jours.

Les limites du modèle du Training Stress Balance

D’un point de vue mathématique, la principale limitation du modèle de TSB (forme) vient du fait que l’entrainement réduit toujours « la forme », et que le seul moyen d’avoir une amélioration des performances serait de réduire la charge d’entrainement.

D’un point de vue mécanique, il n’y a pas d’étude montrant la relation entre TRIMP et fatigue mécanique car celle-ci est individuelle, donc il faut faire très attention à ne pas oublier le ressenti de l’athlète et la récupération spécifique à une activité (le Trail par exemple).

Cependant, tout comme pour les autres méthodes de modélisation, il y a des valeurs qui ont tendance à induire une forme de fatigue excessive, et donc elle permet de prévenir les formes de surmenage ou de surentrainement. La charge d’entrainement selon les modèles de TRIMP reste très individuel, elle peut varier selon le contexte socio-professionnel de chaque athlète, la vitesse d’adaptation de la personne vis-à-vis des méthodes utilisées à l’entrainement, du(des) sport pratiqué. Il est conseillé de maintenir une bonne écoute de son (ses) athlète(s) ou de soi même lorsque l’on utilise ces méthodes.

Bibliographie

  1.  Thomas W. Calvert, Eric W. Banister, Margaret V. Savage, Tim Bach, A Systems Model of the Effects of Training on Physical Performance, IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, volume SMC-6, issue 2, 1976, pages 94–102, ISSN 0018-9472
  2. RH. Morton, JR. Fitz-Clarke, EW. Banister, Modeling human performance in running., J Appl Physiol, volume 69, issue 3, pages 1171-7, Sep 1990, PMID 2246166
  3. BANISTER, E. W. 1991. Modeling Elite Athletic Performance. In: MACDOUGALL, J. D., WENGER, H. A. & GREEN, H. J. (eds.) Physiological Testing of Elite Athletes. Champaign, Illinois: Human Kinetics.
  4. EDWARDS, S. 1993. The heart rate monitor book, New York, Polar Electro Oy.
  5. http://www.trainingimpulse.com/banisters-trimp-0

Auteur de l’article

William Haas, préparateur physique spécialisé dans les sports d’endurance et l’optimisation de la performance, entraîneur de triathlon, responsable de la structure williamhaas-coaching