Le VO2 max, intérêt chez le sportif

L’épreuve d’effort avec mesure des échanges de gaz est un examen qui permet d’évaluer l’aptitude aérobie d’un sportif. Cette exploration est aussi largement utilisée pour déterminer l’origine d’une dyspnée d’effort (essoufflement anormal), l’objectif étant la recherche du facteur limitant (cardiologique, respiratoire ou musculaire).

Ce test est différent d’une épreuve d’effort cardiologique classique qui est avant tout orientée vers l’adaptation cardiovasculaire à l’effort, et ne prennent pas en compte la composante respiratoire, à savoir le VO2.
Les volumes d’O2 et de CO2, inspirés et expirés, sont recueillis à l’aide d’un masque, et vont permettre d’analyser l’adaptation respiratoire du sportif par rapport à l’intensité de l’effort demandé.

Voici quelques éléments qui permettront de connaitre l’intérêt de ce test chez le sportif.

Les principes de base:

Pour clarifier dès le départ la situation, comparons le corps en mouvement à un moteur de voiture:

– le muscle serait le corps du moteur (avec les mitochondries qui sont des petites usines qui fabriquent de l’énergie)
– le carburant serait le glycogène et les lipides (apportés par l’alimentation)
– comme tout moteur, il fonctionne avec de l’oxygène (qui entre par les poumons et qui est transporté grace à la pompe cardiaque) comme schématisé ci-dessous:


A partir de là, on comprend aisément que pour parvenir à réaliser un exercice d’intensité croissante (pour produire donc de l’énergie), il faut:

  1. en augmentant les entrées d’oxygène (nous respirons plus vite et plus amplement), c’est la capacité de diffusion (qui peut être limitée par une pathologie respiratoire, par l’altitude ou chez l’adulte extrême,
  2. en augmentant le transport de l’oxygène (accélération de la fréquence cardiaque , du volume d’éjection du coeur…), c’est la capacité de transport (qui peut être limitée par une anémie, une pathologie cardiaque mais inversement augmenté par l’auto-transfusion et la prise d’EPO),
  3. en améliorant le métabolisme musculaire (par augmentation de l’action des enzymes oxydations, de la densité capillaire et de l’apport de substrats).

Durant un travail physique intense et prolongé, l’aptitude d’un individu dépend surtout de sa faculté à prélever (au niveau des poumons), transporter (par le sang), délivrer de l’oxygène aux muscles en activité, qui eux-mêmes pourront l’utiliser au maximum.

Le volume d’oxygène consommé est le VO2 à un moment donné. Au maximum de l’exercice aérobie (énergie produite par combustion avec consommation d’oxygène), c’est le VO2max. Le VO2max correspond à un niveau d’effort au delà duquel on ne peut pas apporter plus d’oxygène à notre moteur. Ainsi, le VO2max permet de déterminer l’aptitude physique d’un individu à effectuer un travail intense et prolongé.

Au cours du test d’effort, les volumes d’O2 et de CO2, inspirés et expirés, sont recueillis à l’aide d’un masque, et vont permettre d’analyser l’adaptation respiratoire du sportif par rapport à l’intensité de l’effort demandé.

Amélioration du VO2max

Chez l’adulte, l’amélioration du V02max  par l’entrainement est modérée (15 à 20%). Il est par contre possible d’améliorer la capacité à utiliser un important pourcentage du VO2max  pour effectuer un exercice (aller plus vite pour  un même VO2max) . C’est cette faculté d’utiliser le maximum de sa consommation d’oxygène pendant le temps le plus long qui conditionne les possibilités de performance pour les efforts d’endurance. Plus l’endurance maximale aérobie se rapproche du V02max, plus le sportif est capable d’améliorer ses performances.

Il n’ a pas obligatoirement de corrélation entre le VO2max et la performance chez le sportif (contrairement au sujet sédentaire).
Ce qui est important chez le sportif c’est de mesurer l’économie de course,  le pourcentage de VO2max au seuil et de caractériser la balance glucide-lipidique à l’effort.

La consommation d’oxygène augmente avec l’intensité de l’effort, pour finir par se stabiliser « en plateau » à partir d’une certaine intensité (plafonnement des possibilités d’adaptation du sportif à l’effort demandé). Le VO2max est alors atteint.
La valeur maximale du VO2 recueilli lors d’une épreuve d’effort est un témoin de la capacité maximale du métabolisme aérobie d’un sportif (ou patient) à l’effort.

Les paramètres mesurés exploitables par le sportif

FC max : souvent inférieure à celle du terrain qui est lié à une composante anaérobie, avec le stress et les conditions de pratique…
Cette fréquence cardiaque est souvent plus élevée sur vélo que sur tapis (tout comme le VO2 max).

PMA : puissance maximale développée, correspondant à la consommation maximale d’oxygène. La PMA n’est donc pas forcément la puissance maximale atteinte.

VMA :utilisée pour les tests sur tapis, la VMA correspond à la vitesse développée lorsque le VO2max est atteint. Cette VMA n’exclut pas la possibilité pour le sportif de courir encore quelques secondes de plus au palier supérieur. On notera le cas échéant la vitesse maximale atteinte en plus de la VMA.

Les seuils : tôt ou tard, selon son niveau d’entraînement, l’organisme fait appel à une plus grande proportion du métabolisme anaérobie, d’ou une production plus ou moins importante d’acide lactique. Dans une première phase, l’acide lactique peut être métabolisé par l’organisme (donc re-cyclé), mais au fur et à mesure que la charge augmente, cette réutilisation du lactate est limitée et il n’est plus possible compenser la production des ions H+, d’où, progressivement apparition d’une acidose métabolique.

SV1: « seuil d’adaptation ventilatoire »: bon indice de la capacité endurante (aérobie) ou autrement dit de l’endurance maximale aérobie. En travaillant au-dessus de SV1, on travaille efficacement son endurance. Sert aussi de référence pour ré-entraîner certains malades (insuffisants cardiaques, diabétiques, asthmatiques, …).  Chez un sportif « endurant », SV1 se situe au dessus de 65 % du VO2max. Un SV1 inférieur à 40% du VO2max théorique signe un limitation périphérique (musculaire).

SV2: « seuil d’inadaptation ventilatoire » (degré de charge à partir duquel une augmentation encore plus grande de l’effort se traduit par une augmentation très rapide de l’acidose).
Le SV2, associé au VO2max, permet de personnaliser le suivi de l’entraînement.  Ainsi, en travaillant au-dessus de SV2, on va pouvoir programmer des séances de fractionnés ciblées sur la filière dite « anaérobie ». Chez un sportif entraîné, SV2 se situe au-dessus de 80 % du VO2max.

La zone située entre les deux seuils ainsi déterminés s’appelle zone de transition aérobie-anaérobie.

En pratique, la valeur de seuil anaérobie (S2) qui est intéressante pour le sportif car elle permet de déterminer à quel pourcentage du V02max on passe de l’état métabolique favorable à l’autre. Plus ce pourcentage sera élevé, meilleure sera la capacité d’endurance du coureur.

Applications à l’entraînement

L’ensemble des applications à l’entraînement va résulter de l’identification de SV1 et SV2.

La capacité aérobie peut se définir comme la capacité à utiliser le potentiel aérobie. Car il ne suffit pas d’avoir un excellent VO2max pour avoir un haut niveau de performances aérobies.

L’entraînement devra comporter des séances orientées vers le développement de cette aptitude, par une alternance de travail aérobie et d’exercices de puissance (fractionné long).

Même si le VO2max reste peu ou pas modifiée au cours de la saison, ce qui compte c’est être capable pour un même VO2 de développer des puissances ou une vitesse supérieures.

L’entraînement cherchera à décaler le plateau d’endurance précédemment décrit (donc le SV2) vers la droite, c’est-à-dire vers des puissances supérieures. Pour la même adaptation énergétique, l’effort produit sera alors supérieur. D’autres indicateurs pourront également témoigner d’une amélioration, telle que des FC inférieures pour un niveau de puissance identique. La fraction d’utilisation de l’O2 pourra également être modifiée.

La répétition de ces tests au cours d’une saison sportive montre en général ce type de progression. Un VO2max identique n’exclut pas une amélioration du niveau de performance.

Auteur : Gilles Testou

Dr Gilles TESTOU Diplômé de la Faculté de Médecine de Marseille Capacité d'aide médicale urgente (Nice) Capacité de Médecine et Biologie du Sport (Marseille - Montpellier) Diplôme universitaire de nutrition du sportif (Paris) Diplôme inter-universitaire de physiopathologie de l'exercice (Paris - Montpellier - Strasbourg) Diplôme inter-universitaire en échographie de l'appareil locomoteur (Paris - Nîmes) Médecin fédéral plongée et basket-ball Médecin de Pôles espoirs football et judo Médecin de club de volley-ball professionnel Médecin de club de football professionnel pendant 20 saisons