Le but des programmes d'entraînement en natation est de produire des changements métaboliques, physiologiques et psychologiques qui permettent aux nageurs de mieux performer en compétition. En natation, comme dans d'autres sports, l'endurance aérobie est l'une des composantes les plus importantes de la condition physique des nageurs, et la VO2max représente la mesure la plus objective pour son évaluation.
La VO2max (Consommation Maximale d'Oxygène) fait référence à la quantité maximale d'oxygène qu'un individu peut utiliser pendant une minute d'exercice. Elle est un indicateur direct de la capacité à fournir l'énergie pour les contractions musculaires pendant l'exercice anaérobie. Elle est donc considérée comme une mesure majeure de la capacité fonctionnelle du système cardio-respiratoire.
La VO2max peut être exprimée en valeurs absolues ($l \ O_2/min$) ou relatives ($ml \ O_2/kg/min$). La valeur relative est plus utile pour comparer les nageurs. Chez les nageurs d'élite, la VO2max relative varie de 66 à 80 $ml \ O_2/kg/min$ (Maglischo, 2003).
Selon les valeurs de VO2max, l'intensité de travail en natation peut être optimisée grâce à la fréquence cardiaque d'exercice et aux sensations subjectives de fatigue.
Capacité Énergétique et Évaluation
La capacité énergétique du corps humain est responsable de l'approvisionnement efficace en énergie du système musculaire pendant l'entraînement et la compétition. L'apport énergétique utilisé pendant la natation provient des métabolismes aérobie et anaérobie. Différents tests et mesures peuvent être appliqués pour l'évaluation de la capacité énergétique aérobie et anaérobie (tels que la puissance anaérobie, l'endurance aérobie, etc.).
La VO2max est l'une des mesures les plus objectives pour évaluer l'endurance aérobie ou cardio-respiratoire (Radovanovic, 2009). La valeur de VO2max est la plus élevée aux âges de 17 à 21 ans chez les hommes et de 12 à 15 ans chez les femmes, après quoi elle diminue progressivement d'environ 1% par an (Radovanovic, 2009).
Les athlètes peuvent généralement améliorer leurs valeurs de VO2max absolues de 15 à 20% et leurs valeurs relatives de 20 à 40% (Maglischo, 2003).
Les premières études sur la consommation d'oxygène pendant la natation ont été menées par Dubois-Reynolds en 1905, et une étude plus complexe a été menée par Holmer en 1974 (Costill, Maglischo & Richardson, 1992.).
Consommation Maximale d'Oxygène pendant la Natation
La natation sportive appartient au groupe des sports mono-structurels de type cyclique (Volčanšek, 1996), caractérisée par des mouvements simples prédominants, qui se répètent de manière alternée (Okičić, Ahmetović, Madić, Dopsaj & Aleksandrović, 2007).
VO2max comme Prédicteur de Performance
L'endurance aérobie représente l'une des composantes les plus importantes de la condition physique des nageurs, et la VO2max est la mesure la plus objective pour son évaluation.
- Selon les valeurs de VO2max, le succès peut être prédit dans des disciplines spécifiques.
- Obert, Falgairette, Bedu & Coudert (1992) ont trouvé une corrélation statistiquement significative entre la VO2max et la performance sur 200 et 400 mètres nage libre.
- Wakayoshi, D'Acquisto, Cappaert & Troup (1995) ont affirmé que la courbe de régression montrant la relation entre la VO2max et la fréquence de coup de bras peut être utilisée comme un indice efficace d'évaluation de la performance.
- Hood (2007) a prouvé que la VO2max, la longueur de coup de bras à vitesse sous-maximale, l'indice de coup de bras et d'autres paramètres sont les principaux prédicteurs du succès sur 400m nage libre.
- Latt, Jurimae, Haljaste, Cicchella, Purge et al. (2009) ont trouvé que les caractéristiques biomécaniques, anthropométriques et même physiologiques (VO2max) ont le plus grand impact sur la performance sur 400m nage libre chez les jeunes nageurs, et également chez les nageuses seules.
Comparaison Athlètes vs. Non-Athlètes
Plusieurs chercheurs ont évalué les différences de VO2max entre athlètes et non-athlètes, prouvant que l'entraînement stimule généralement le développement de la condition physique aérobie.
- Nikolic & Ilic (1992) ont trouvé des valeurs de VO2max absolues et relatives statistiquement plus élevées chez les cadets nageurs par rapport aux non-nageurs.
- Obert, Courteix, Lecoq & Guenon (1996) ont déterminé une augmentation significativement plus grande de la VO2max après un programme d'entraînement de 10 mois chez les nageuses par rapport au groupe témoin.
- Baltaci & Ergun (1997), Colantonio, Barros & Kiss (2008) ont également trouvé des valeurs de VO2max significativement plus élevées chez les nageurs que chez les non-nageurs.
Mesure de la VO2max pendant la Natation
La consommation maximale d'oxygène est déterminée en mesurant l'absorption d'oxygène pendant des intervalles d'entraînement répétés à vitesse croissante, jusqu'à ce qu'elle atteigne un plateau (Maglischo, 2003).
La mesure de la VO2max peut être effectuée directement ou indirectement.
Mesure Directe
La mesure directe implique l'utilisation d'un analyseur de gaz avec un masque (Thompson, Gordon & Pescatello, 2009).
Mesure Indirecte
La mesure indirecte est principalement basée sur la relation linéaire entre la fréquence cardiaque et l'absorption d'oxygène pendant l'exercice de résistance sous-maximale, comme dans le Test d'Åstrand.
Spécificité du Sport
Pour obtenir des résultats plus réalistes, la mesure doit être effectuée selon les caractéristiques du sport spécifique (nageurs testés en nageant).
- Obert et al. (1992) ont découvert une VO2max significativement plus élevée pendant la natation que lors du test par ergomètre à main.
- Roels et al. (2005) ont déterminé que la VO2max est plus élevée chez les athlètes effectuant des tests de natation qu'avec un vélo ergométrique, car la masse musculaire utilisée en natation est plus grande.
Impact des Mouvements
Les valeurs de la consommation maximale d'oxygène diffèrent également selon que la personne nage avec tout son corps, uniquement avec ses jambes ou uniquement avec ses bras. Ogita, Hara & Tabata (1996) ont trouvé que la plus grande valeur de VO2max est dans le cas de la nage complète (3,23 $l \ O_2/min$), puis dans le battement de jambes (2,93 $l \ O_2/min$) et enfin dans le mouvement des bras pendant la natation (2,53 $l \ O_2/min$).
Trois Méthodes pour Déterminer la VO2max en Natation
Costill, et al. (1992) spécifient trois méthodes utilisées pour déterminer la VO2max en natation :
- Mesure directe de la VO2max à l'aide de masques et d'un analyseur de gaz pendant la natation : Le nageur porte un masque connecté à l'analyseur de gaz. Ces deux premières méthodes ne sont pas considérées comme suffisantes car l'équipement influence la technique de nage et la consommation d'oxygène.
- Collecte directe de l'air expiré pendant la natation attachée (tethered swimming) : Le nageur est attaché au bord du bassin tout en effectuant la natation attachée avec un masque.
- Mesure de la VO2max après la natation sur la base d'échantillons d'air expiré (méthode de rétro-extrapolation) : C'est la méthode la plus similaire à la natation de compétition. Le nageur nage 400 mètres à vitesse maximale, retient son souffle juste avant la fin, et souffle immédiatement dans un masque connecté à un sac de Douglas pendant 20 secondes. La VO2max est déterminée par rétro-extrapolation (Ribeiro et al., 1990). Montpetit et al. (1981) ont été les premiers à utiliser cette méthode.
Optimisation de l'Intensité de Travail en Natation par Rapport à la VO2max
L'optimisation de la charge de travail en natation dépend principalement du rythme cardiaque et du temps réalisé, car ces paramètres peuvent être mesurés facilement et rapidement (Sweetenham & Atkinson, 2003).
L'optimisation directe de l'effort basée sur la VO2max est pratiquement impossible dans des conditions d'entraînement avec un grand nombre de nageurs. La quantification est donc indirectement basée sur l'effort subjectif et le rythme cardiaque (Maglischo, 2003).
Relation entre l'Intensité de Travail et le Pourcentage de VO2max (Effort Subjectif)
L'intensité de travail exprimée en pourcentage de VO2max peut être traduite en une sensation subjective d'effort comme suit :
- 50 % à 60 % de VO2max : correspond à 30 % à 40 % de la sensation subjective d’effort (du maximum).
- 70 % à 90 % de VO2max : correspond à 60 % à 80 % de la sensation subjective d’effort.
- 100 % de VO2max : correspond à 80 % à 90 % de la sensation subjective d’effort.
- 90 % à 100 % de VO2max : correspond à 110 % à 130 % de la sensation subjective d’effort.
Relation entre l'Intensité de Travail et le Pourcentage de VO2max (Fréquence Cardiaque)
La relation est plus précise en utilisant la méthode de comptage de la fréquence cardiaque :
- Fréquences cardiaques entre le maximum et 10 battements de moins que le maximum correspondent généralement à une vitesse de nage qui produira une consommation d'oxygène à 100% de la VO2max.
- Fréquences cardiaques de 15 à 20 battements de moins que le maximum correspondent à 85% et 90 % de la VO2max.
- Fréquences cardiaques de 25 à 30 battements de moins que le maximum correspondent à 70% et 80 % de la VO2max.
- Fréquences cardiaques de 40 à 60 battements de moins que le maximum correspondent à 50% et 60 % de la VO2max.
Burke (1998) a également proposé une relation entre la fréquence cardiaque et la consommation d'oxygène :
- 30 % de VO2max : correspond à 35 % de la fréquence cardiaque maximale.
- 50 % de VO2max : correspond à 60 % de la fréquence cardiaque maximale.
- 75 % de VO2max : correspond à 80 % de la fréquence cardiaque maximale.
- 84 % de VO2max : correspond à 90 % de la fréquence cardiaque maximale.
- 100 % de VO2max : correspond à 100 % de la fréquence cardiaque maximale.
L'entraîneur a pour tâche de trouver les moyens les plus efficaces de quantifier l'effort.
Pourcentage d'Utilisation de la VO2max
Le pourcentage fractionnel de la consommation maximale d'oxygène ($\%VO_2max$) est une mesure importante découverte par les chercheurs au cours des vingt dernières années pour évaluer l'endurance aérobie. Il indique la plus haute intensité de travail qu'une personne peut maintenir sur une période plus longue (20 à 40 minutes) sans se fatiguer (Maglischo, 2003).
Le $\%VO_2max$ est déterminé en mesurant la consommation d'oxygène de l'athlète pendant une nage à effort maximal de 20 à 40 minutes.
Exemple : Un athlète a une VO2max maximale de 70 $ml \ O_2/kg/min$, et la valeur maximale de consommation d'oxygène qu'il peut maintenir sur une plus longue période sans fatigue est de 56 $ml \ O_2/kg/min$. Cela signifie que ce nageur est capable de travailler à 80% de sa VO2max.
- L'entraînement peut augmenter le $\%VO_2max$ de 20 à 30 pour cent.
- Le maximum pouvant être maintenu sans fatigue est de 50 à 70 $\%VO_2max$ pour les individus non entraînés, et de 75 à 90 $\%VO_2max$ pour les athlètes (Maglischo, 2003).
Le $\%VO_2max$ est particulièrement important dans les courses de demi-fond et de fond (200, 400, 800 et 1500 m). Ribeiro et al. (1990) ont trouvé un effet statistiquement significatif de la vitesse de nage à 85% de la VO2max utilisée sur le résultat de la nage sur 400 m.
Entraînement pour le Développement et l'Augmentation de la VO2max en Natation
L'entraînement d'endurance est utilisé pour développer et augmenter la VO2max et les autres facteurs influençant le développement de l'endurance aérobie. Maglischo (2003), se basant sur un certain nombre d'études, affirme que la VO2max peut être augmentée de 20 à 30% en 8 à 10 semaines d'entraînement, et de 40 à 50% en un à quatre ans.
Impact de la Quantité et de l'Intensité de l'Entraînement
- Mercier et al. (1987) ont constaté une augmentation annuelle de la VO2max significativement plus élevée dans le groupe de nageurs qui s'entraînait 14 heures par semaine par rapport au groupe qui s'entraînait sept heures par semaine.
- Libicz, Roels & Millet (2005) ont conclu que le temps passé au-dessus de 95% de la VO2max était deux fois plus long dans les entraînements par intervalles plus longs.
- Sperlich et al. (2010) ont trouvé une augmentation statistiquement significative de la VO2max lors de l'application des deux types d'entraînement (entraînement par intervalles de haute intensité et entraînement continu à grande échelle) sur une période de cinq semaines.
- Certains chercheurs, comme Aspenes et al. (2009), ont constaté que l'entraînement par intervalles ne provoquait pas d'augmentation de la VO2max, ce qui dépend de l'organisation de l'entraînement (force combinée et entraînement d'endurance intensif).
Niveaux d'Entraînement d'Endurance
Selon Maglischo (2003), il existe trois niveaux d'entraînement d'endurance utilisés en natation :
- Entraînement d'endurance de base
- Entraînement d'endurance au seuil anaérobie
- Entraînement au-dessus du seuil anaérobie
Les trois types d'entraînement affectent le développement de la résistance, mais l'entraînement au niveau du seuil anaérobie est considéré comme ayant la plus grande contribution.
Adaptations à l'Entraînement au Seuil Anaérobie
L'application de ce type d'entraînement provoque les changements d'adaptation suivants :
- Augmentation du pourcentage d'utilisation de la consommation maximale d'oxygène ($\%VO_2max$).
- Augmentation de la VO2max des fibres musculaires à contraction rapide.
- Disparition rapide du lactate du muscle et du sang.
- Augmentation du nombre de myoglobine et de mitochondries dans les fibres musculaires à contraction lente et rapide.
- Augmentation du volume d'éjection systolique et du débit cardiaque.
Quantification de l'Effort au Seuil Anaérobie
Maglischo (2003) considère que la quantification de l'effort en natation se compose de quatre éléments :
- Distance de la série
- Intervalle de repos
- Distance de répétition
- Vitesse d'entraînement
La quantification et l'optimisation de l'effort au niveau du seuil anaérobie comprennent :
- Distance de la série : De 2000 à 4000 m, temps total de 20 à 45 minutes.
- Intervalle de repos : 5 à 10 secondes pour les courtes distances, 10 à 20 secondes pour les distances moyennes, et 20 à 60 secondes pour les longues distances.
- Distance de répétition : Toute distance, mais la plus recommandée est 200 mètres avec un temps de nage de 2 minutes et plus.
- Vitesse d'entraînement : Suffisante pour provoquer une production de lactate de l'ordre de 3 à 5 $mmol/l$, ce qui correspond à une fréquence cardiaque de 10 à 20 battements de moins que la fréquence cardiaque maximale.
Sweetenham et al. (2003) suggèrent des longueurs de distance de nage différentes selon la discipline :
- Sprinteurs : 2000-3000 mètres.
- Nageurs de demi-fond : 3000-4500 mètres.
- Nageurs de fond : 5000 mètres et plus.
Adaptations à l'Entraînement d'Endurance Entraînant l'Augmentation de la VO2max
L'évaluation des adaptations à l'entraînement peut être effectuée de plusieurs manières (Okičić, Madić, & Radovanović, 2007). L'augmentation de la VO2max devrait être une réponse à l'entraînement d'endurance correctement organisé et mis en œuvre.
Les adaptations à l'entraînement qui augmentent la consommation maximale d'oxygène peuvent être divisées en deux groupes (Maglischo, 2003) :
1. Augmentation de la Quantité d'Oxygène Fournie aux Muscles
Ce groupe comprend :
- Augmentation de la quantité d'oxygène transférée des poumons dans la circulation sanguine.
- Augmentation de la quantité totale de sang dans le corps.
- Augmentation du nombre de globules rouges.
- Augmentation du débit cardiaque.
- Augmentation du nombre de capillaires autour des fibres musculaires.
- Amélioration du flux sanguin vers les muscles actifs.
2. Augmentation de l'Utilisation de l'Oxygène par le Muscle
Ce groupe comprend :
- Augmentation du taux de myoglobine dans le muscle.
- Augmentation de la taille et du nombre de mitochondries.
- Augmentation de l'activité des enzymes qui régulent le métabolisme aérobie.
Toutes ces adaptations affectent directement ou indirectement l'augmentation de la VO2max chez les nageurs.
REFERENCES
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