Le pourquoi des zones d’entraînement
Prescrire des intensités d’entraînements pour obtenir des adaptations physiologiques souhaitées est essentiel mais bien plus complexe qu’il n’y parait.
Cet article est le second d’une série de 4 articles sur la prescription des intensités d’entraînements.
Dans l’article précèdent, nous avons présenté les 4 domaines d’intensités majeurs qui sont définis par des perturbations homéostatiques comme la cinétique de la consommation d'oxygène et la réponse de la lactatémie. Dans cet article nous allons expliquer les différentes zones d’intensité.
Nous avons vu précédemment que les domaines d’intensité ont plutôt un but descriptif. En effet, ils décrivent ce que l'on observe physiologiquement à différentes intensités. On définit seulement 3 domaines d’intensités car, par une simple observation des phénomènes physiologique (lactatémie, composante lente de VO2…), il n’est pas possible de diviser ces domaines. Nous recommandons donc d’utiliser un découpage en 3 domaines d’intensité pour observer à posteriori comment les intensités ont été réparties dans les cycles d’entraînement.
Afin de prescrire des intensités d’exercices, il est plus pertinent de se référer à un modèle à 7 zones, dérivé des intensités délimitant les frontières entre les domaines d’intensités. Le nombre de zones utilisées par les entraîneurs dépendra essentiellement de la discipline. Parfois, 5 zones suffisent.
Se référer à un modèle de zone permet de viser la bonne intensité et d’obtenir les adaptations souhaitées. Nous développerons dans un prochain article les moyens qui nous permettent de délimiter des zones d’entraînement.
En premier nous présenterons les différentes zones d’intensités dérivées des domaines d’intensité et pour finir nous aborderons les zones d’intensités spécifiques.
1 - Les zones d’entraînement
Zone 1 – Récupération active
La zone 1 est la zone de récupération active. Elle est utilisée à des fins régénératrices plutôt que pour induire un stress d'entraînement, bien que de très longues durées passées dans la zone 1 favoriseront des adaptations périphériques (c'est-à-dire musculaires) comme l'augmentation du contenu mitochondriale et de la densité capillaire autour des fibres musculaires de type 1. Ce qui pourra permettre d’améliorer la capacité du métabolisme oxydatif et l'utilisation des lipides comme substrat principal à des intensités de plus en plus élevées.
On s’entraîne en zone 1 typiquement pendant les sorties de récupération active d'une durée de 30 minutes à 2 heures, ou entre les intervalles de travail dans les séances d'entraînement à intervalles plus intenses. Cette intensité aide à la clairance du lactate (le lactate est oxydé dans les fibres musculaires de type I activées à l’intensité de la zone 1) et la récupération des stocks de glycogène musculaire (activation des transporteurs de glucose GLUT4 par la contraction musculaire).
Dans cette zone, le ressenti est très facile (RPE < 1), on peut discuter sans problème.
Zone 2 – Endurance
La zone 2 est la zone dans laquelle vous voudriez idéalement accumuler le plus de temps d'entraînement. Les fibres musculaires de type 1 sont encore majoritairement recrutées dans cette zone, ce qui stimule la croissance et la fonction mitochondriales dans ces fibres, et ce qui améliorera la capacité à utiliser les graisses.
En améliorant l'utilisation des graisses, nous préservons l'utilisation du glycogène. Les athlètes peuvent ensuite utiliser ce glycogène pour augmenter l’intensité d’exercice (en fin de course par exemple). Outre l'utilisation des graisses, les fibres musculaires de type I sont également responsables du recyclage du lactate. Les fibres musculaires de type I contiennent le transporteur MCT-1 qui est chargé d'absorber le lactate et de le transporter vers les mitochondries où il est réutilisé comme énergie. L'entraînement dans la zone 2 augmente la densité mitochondriale ainsi que les transporteurs MCT-1. En s’entraînant en zone 2, nous améliorerons non seulement l'utilisation des graisses et préserverons le glycogène, mais nous augmenterons également la capacité de clairance du lactate. Ainsi, l’entraînement dans cette zone participe à l’amélioration des puissances aux seuils de lactate.
La zone 2 est aussi l’une des manières d’améliorer un système cardio-vasculaire limitant la consommation maximale d’oxygène (VO2max). En effet, cette intensité permet d’augmenter le débit cardiaque, par une augmentation du volume d’éjection systolique, d’augmenter le volume sanguin et enfin de diminuer la fréquence cardiaque aux intensités sous-maximales. Cette intensité permet donc d’optimiser le flux sanguin.
La conversation devrait toujours être facile, mais la respiration sera un peu plus intense que la zone 1. C'est une intensité qui est soutenable pendant plusieurs heures. En effet, les cyclistes bien entraînés peuvent rouler pendant trois heures (ou beaucoup plus) à cette intensité avec un ravitaillement adéquat.
Zone 3 – Tempo
La zone tempo est toujours une intensité qui favorise les adaptations du système oxydatif. Cependant, l'intensité est légèrement supérieure à la zone 2, cette intensité doit donc être utilisée avec parcimonie car elle peut causer beaucoup plus de fatigue.
L'objectif principal de cette zone est de recruter des fibres musculaires supplémentaires qui ne sont généralement pas recrutées dans une séance de zone 2 avant la fin d’une longue séance, et de stimuler les adaptations oxydatives au sein de ces fibres moins recrutées, qui sont principalement de type IIa. Dans les épreuves d'endurance, ces fibres de type IIa deviennent importantes plus tard dans une course, car les fibres de type I, les plus efficaces sur le plan oxydatif, fatiguent et ce sont les fibres de type IIa qui prennent le relais des fibres de type I fatiguées. L'entraînement en zone 3 peut donc aider à l'endurance musculaire (c'est-à-dire la capacité à maintenir une puissance en dessous du deuxième seuil sans augmentation de la fréquence cardiaque et de la demande en oxygène), en rendant les fibres de type IIa plus efficaces sur le plan oxydatif.
L'entraînement en zone 3 peut également aider à augmenter le deuxième seuil de lactate en réduisant la production de lactate dans les fibres de type IIa (ces fibres seront moins dépendantes de la glycolyse).
On observe également à partir de cette intensité, des adaptations au niveau de la capillarisation des muscles. En effet, la demande en oxygène par les muscles locomoteurs devenant plus importante, l’irrigation sanguine des muscles locomoteurs augmente. Une réponse physiologique pour s’adapter à l’augmentation locale du flux sanguin est l’augmentation de la capillarisation des muscles.
Cette intensité à l’avantage également d’être assez spécifique à l’intensité d’une compétition. Par exemple sur une course en ligne en cyclisme, la puissance normalisée moyenne se trouve souvent dans cette zone. De plus, lors d’une échappée ou lorsqu’il y a un gros rythme dans un peloton, vous verrez que vous vous trouvez généralement dans cette zone.
Dans cette zone, plus de concentration est requise pour maintenir l’effort et il est plus difficile de parler.
La zone 3 peut être structurée en intervalles. La durée dépend du niveau de l’athlète. Typiquement on peut accumuler entre 1 heure et 2 heures dans cette zone. Attention cependant à ne pas abuser de cette zone. En effet, bien qu’elle procure des adaptations intéressantes, trop de temps cumulé à cette intensité impactera l’entraînement dans les autres zones à cause de l’accumulation de la fatigue. Tout est question de dosage.
Zone 4 – Seuil
La zone seuil se situe juste au point où le taux de production de lactate commence à dépasser le taux de clairance du lactate, ce qui signifie que la lactatémie augmente rapidement au-delà de cette zone.
Le but de travailler dans la zone 4 est d'améliorer la capacité du muscle à « faire la navette » (c'est-à-dire à déplacer) le lactate loin des muscles qui travaillent et vers d'autres parties du corps où il peut être oxydé pour produire de l'énergie, c’est essentiellement le rôle des MCT-1 qu’on a vu dans la description de la zone 2. Ce que la zone 4 apporte en plus de la zone 2, c’est le recrutement des fibres musculaires de type IIa. En effet, dans les fibres de type IIa se trouve les transporteurs MCT-4, leur rôle à eux est de faire sortir le lactate produit dans les fibres de type IIa en dehors de ces fibres.
Les bons coureurs ont beaucoup de MCT-4 et de MCT-1, c’est ce qui leur permet une excellente clairance du lactate et en conséquence ils ont une lactatémie généralement plus faible que des personnes non entraînées.
Tout cela contribue à une amélioration de la puissance au deuxième seuil de lactate, ou FTP.
Une conversation régulière à cette intensité sera très difficile. Votre fréquence respiratoire sera élevée, mais pas forcée. Vous ressentirez « la brûlure » et il faudra de la concentration et de la détermination mentale pour rester dans cette zone.
On découpe généralement le travail dans cette zone en intervalles de 10 à 30 minutes pour cumuler en tout entre 20 minutes et 1 heure dans cette zone (jusqu’à 1h15 pour les athlètes de haut niveau).
Zone 5 – PMA
La zone 5 est conçue pour être à une intensité qui permet d’atteindre la VO2max, le taux maximal d'absorption et d'utilisation d'oxygène. Ainsi, l’entraînement en zone 5 permet d’améliorer la VO2max.
Bien que le VO2max puisse être limité par un certain nombre de facteurs (nous développerons les facteurs limitant la VO2max dans un futur article), la principale adaptation à l'entraînement en zone 5 est une augmentation du volume d’éjection systolique du cœur. Ou en d'autres termes, une augmentation de la quantité de sang (et donc d'oxygène) que le cœur peut pomper par battement.
De plus, la zone 5 permet des adaptations du muscle cardiaque (le myocarde). Ce muscle à un fonctionnement bien différent des muscles locomoteurs. En effet, quand il y a une décharge électrique qui est générée, toutes les fibres du myocarde se contractent, il n’y a pas de principes de taille au niveau des unités motrices comme dans d’autres muscles. Ce qui veut dire qu’on n'a pas la possibilité de surcharger le cœur comme un muscle normal, pour le myocarde, toutes les fibres sont recrutées à chaque contraction cardiaque. Cependant, on peut jouer sur d’autres paramètres comme les ions calcium qui sont libérés et qui vont engendrer les contractions musculaires. Avec un entraînement en zone 5, on peut augmenter la capacité des fibres du myocarde à utiliser, tolérer et libérer ces ions calcium. Ces adaptations vont avoir un impact sur la contractilité du cœur, sur la force de la contraction du cœur et donc le volume d’éjection systolique et le débit cardiaque.
Enfin, on peut parler des adaptations au niveau du système oxydatif. En effet, l’entraînement intense induit une diminution du taux d’ATP associée à une augmentation de celui de l’AMP, et donc une hausse du ratio AMP/ATP. La kinase AMPK (AMP-activated protein kinase) est sensible au ratio AMP/ATP. Cette kinase va stimuler PGC -1α, celle-ci va induire différents stimuli qui vont activer des facteurs et cofacteurs de transcription. En se fixant sur l’ADN, ces derniers vont recruter la machinerie de réplication qui copiera l’ADN pour former de nouvelles protéines mitochondriales. C’est un des mécanismes de la biogenèse mitochondriale que nous développerons dans un futur article. La biogenèse mitochondriale se traduit d’un point de vue fonctionnel par une amélioration de la capacité oxydative (ou capacité « aérobie »), car les mitochondries fournissent de l’ATP aux muscles et donc des mitochondries plus fonctionnelles permettent de fournir plus d’énergies aux muscles.
Les intervalles dans cette zone durent généralement entre 2 et 6 minutes à puissance constante. Il est aussi possible de faire durer ces intervalles plus longtemps en fractionnant l’intensité, typiquement, on ajuste la puissance pour maintenir la fréquence cardiaque entre 90 à 95% de la FCmax. On peut généralement tenir 30 à 40min autour du VO2max (intervalles de « récupération » inclus).
C'est une zone dure, douloureuse à tenir pendant plus de quelques minutes. La fréquence respiratoire sera maximale et l'effort sera difficile à maintenir.
Zone 6 – Glycolytique
L'entraînement en zone 6 permet d’augmenter la puissance glycolytique en améliorant le taux de glycolyse (ou VLamax). Notamment grâce à l’amélioration de l’activité enzymatique extra mitochondriale visant à transformer du glucose/glycogène en pyruvate (phosphofructokinase, hexokinase, glycogène phosphorylase, etc.). On note également une amélioration de l’activité enzymatique permettant de convertir le pyruvate en lactate (lactate déshydrogénase). Une meilleure puissance glycolytique permettra de produire plus de puissance sur des efforts courts (de 10 s à 3 min environ).
En fonction de la structuration des intervalles, l'entraînement en zone 6 peut également être utilisé pour améliorer la capacité du système glycolytique, c'est-à-dire la durée pendant laquelle un effort glycolytique peut être soutenu. Ceci serait permis grâce à l’amélioration de l’efficacité des systèmes tampons qui neutraliseraient l’acidité musculaire (provenant probablement de l’accumulation d’ions H+).
Enfin, le temps passé dans cette zone d’entraînement permet d’améliorer les capacités de recyclage des lactates. On améliore l’acheminant du lactate vers la circulation sanguine. Ainsi, le lactate pourrait être utilisé afin de produire à nouveau de l’énergie, notamment grâce au cycle de Cori.
Attention tout de même à ne pas abuser de l'entraînement en zone 6. En effet, l'augmentation du taux de glycolyse peut entraîner une augmentation de la lactatémie aussi à des intensités inférieures à la zone 6 et donc cela aura pour effet de diminuer les puissances aux seuils. Ce n’est pas souhaitable pour de nombreuses disciplines.
Ces efforts sont très douloureux et nécessitent un engagement maximal. La sensation de fatigue dans les jambes est vraiment intense, parler est presque impossible.
Zone 7 – Neuromusculaire
La zone 7 ou zone neuromusculaire comprend des efforts très courts (moins de 15 secondes), qui ont pour but d'activer toutes (ou presque toutes) les fibres musculaires.
Souvent, l’entraînement en zone 7 (le travail de sprint) est utilisé uniquement avec l’idée d’obtenir des adaptations techniques (réduction du temps de contact au sol et meilleure horizontalité de la foulée). En effet, en travaillant à des vitesses maximales sur de courtes distances, vous forcez votre corps à mettre en place une foulée efficace. Votre corps va ainsi apprendre à restituer au mieux l’énergie élastique accumulée lors du contact du pied avec le sol. En transférant ces adaptations à la course de fond, vous serez en mesure de courir de manière bien plus économe, et ce sur de longues distances.
Cependant, la zone 7 permet aussi de nombreuses adaptations physiologiques. Bien que ces séances n’entraînent pas un système énergétique spécifique, elles aident à forger des connexions neuronales avec les fibres musculaires (recrutement de plus d'unités motrices, meilleure synchronicité du recrutement) afin que vous deveniez plus en mesure de les activer lors d'un entraînement ou d’une course ultérieure. De plus, on observe des adaptations au niveau du système nerveux centrale et périphérique (qualité de l’information, vitesse de transmission etc.). Enfin, on peut hypertrophier davantage de fibres musculaires de type II grâce au travail en zone neuromusculaire.
Tout cela se traduit par de meilleure puissance sur de très courtes durées (par exemple, 10 secondes ou moins).
Exemple de zones d'entraînements individualisées
2 – Les zones d’intensités spécifiques
Il existe aussi quelques intensités d’entraînements spécifique qui sont également assez intéressantes à utiliser soit pour prescrire des entraînements, soit pour décrire à postériori le temps passé dans chaque zone pendant l’entraînement.
Fat Max
Le FatMax marque l’intensité ou le taux d’oxydation des graisses (consommation des lipides) est le plus élevé. Dans les épreuves d’endurance, un FatMax élevé́ est associé à des performances d’endurance élevées. En effet l’utilisation des glucides est limitée, à contrario l’utilisation des graisses comme carburant peut aider à économiser les glucides.
Le Fatmax se caractérise par deux choses : une intensité (en puissance) mais aussi un taux d’oxydation (en grammes/minute ou grammes/heure).
Travailler à cette intensité permet d’augmenter la puissance à laquelle l’oxydation des graisses est maximale, ainsi, on utilise moins de glycogènes.
Sweet Spot
L'entraînement Sweet Spot permet d'obtenir plus d'adaptations physiologiques que le tempo mais avec moins de besoins de récupération que l'entraînement au seuil. Cette intensité est à l’équilibre entre les avantages de l'entraînement et le temps de récupération, c’est « le point idéal ».
L’entraînement au Sweet Spot permet moins d'adaptations d'entraînement que l'entraînement au seuil mais étant donné que la récupération est généralement plus facile, les athlètes peuvent s'entraîner davantage. Ce facteur de progression étant individuel certains individus vont donc préférer l’une ou l’autre intensité (Sweet spot ou seuil 2).
Seuil ventilatoire ou lactate 2
Le seuil ventilatoire 2 ou seuil lactate 2 (SV2/SL2) est depuis longtemps connu comme l’une des références les plus importantes dans les sports d’endurance. Le SV2 marque l’intensité (vitesse ou puissance) à laquelle le taux de production de lactate dans le muscle est égal au taux de clairance du lactate. L’intensité reliée à SV2 marque l’intensité la plus élevée possible, qui peut être maintenue sans accumulation de lactate (appeler aussi MLSS). Dans ce cas, la durée de l’exercice est principalement limitée par la disponibilité des glucides, qui s’écoulent rapidement à l’intensité de ce deuxième seuil, ainsi que la fatigue.
Travailler à cette intensité permet de mieux utiliser les lactates (grâce à un meilleur taux de transport et de consommation du lactate) et ainsi de diminuer la quantité de lactate qui s'accumule sur les intensités modérées à élevées.
Ces adaptations se traduiront par une puissance plus élevée et un meilleur temps de soutient.
Lactate shuttling
Un des moyens d’entraîner les capacités de transport et de consommation du lactate est le lactate shuttling. Cet entraînement est basé sur une alternance d’intensité entre l’intensité au seuil 1 (taux de clairance du lactate élevée) et l’intensité juste au-dessus du seuil 2 (taux de production du lactate élevée).
C'est un des meilleurs moyens de travailler sur les capacités de production et d'élimination du lactate.
PMA
La PMA (Puissance maximale aérobie) est l’intensité associée à VO2max. La VO2 max (taux maximal d'absorption et d'utilisation d'oxygène) montre la capacité maximale du système oxydatif. Dans la majorité des sports d’endurance, il est souhaitable d’avoir un VO2max élevé. Cela permet une production d’énergie plus élevée par le métabolisme oxydatif. Pour augmenter VO2max, il faut passer du temps proche de sa VO2 max. Pour cela, il est conseiller de faire des récupérations courtes ou alors des récupérations à des intensités élevées (SV1).
Exemple d'intensités d'entraînements individualisées
3 - Pour conclure sur les zones d'entraînement
Voici ce qu’on peut retenir des adaptations majeures que permette chaque zone d’entraînement :
- Zone 1 : Zone de récupération - Utilisation à des fins régénératrices plutôt que pour induire un stress d'entraînement
- Zone 2 : Zone d'endurance - Amélioration de l'utilisation des graisses, de la clairance du lactate (augmentation des MCT-1) et du système cardiovasculaire
- Zone 3 : Zone tempo - Amélioration des capacités oxydatives des fibres musculaires de type IIa et augmentation de la capillarisation des muscles
- Zone 4 : Zone seuil - Amélioration de la clairance du lactate (augmentation des MCT-4)
- Zone 5 : Zone PMA - Augmentation du VO2max (meilleure contractilité et force de contraction du cœur, augmentation du volume d’éjection systolique)
- Zone 6 : Zone Glycolytique - Augmentation de la puissance glycolytique
- Zone 7 : Zone Neuro-musculaire - Amélioration des connexions neuronales avec les fibres musculaires
Les adaptations présentées ci-dessus sont une simplification et une sélection des adaptations les plus importantes. Celle-ci ne représente pas la totalité des adaptations.
Dans le prochain article, nous présenterons les différentes façons de déterminer les frontières entre les zones d’intensités.
