Entraînement fractionné de haute intensité – théorie

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L’entraînement frac­tionné de haute inten­sité (High-Intensity Interval Training, HIIT) est un mode d’en­traî­ne­ment frac­tionné visant un renfor­ce­ment de la condi­tion physique par de brèves séances (de 15 à 30 minutes) d’exer­cices en anaé­robie (lien:k83f) [Wikipedia lien:w6ci, version 2016)].

Le HIIT est une variante de ce qu’on appelle commu­né­ment exer­cice contre résis­tance, incluant l’as­pect « haute inten­sité » qui n’est pas expli­cite dans la défi­ni­tion de Wikipedia. D’autre part, nous verrons qu’il peut aussi être exercé en aérobie (lien:kpsf). La défi­ni­tion de Wikipedia est donc trop restric­tive.

L’article précise que le HIIT serait utile dans la préven­tion du diabète de type 2 (lien:a3u9) auprès des popu­la­tions jeunes. Mais la publi­ca­tion à l’ori­gine de cette propo­si­tion (Babraj JA et al., 2009 lien:vcdq) conclut plus large­ment à une meilleure régu­la­tion du méta­bo­lisme de l’in­su­line, et pas seulement en préven­tion du diabète. Les auteurs écrivent :

Ce nouveau para­digme d’en­traî­ne­ment effi­cace au niveau du temps peut être utilisé comme une stra­tégie pour réduire les facteurs de risque méta­bo­liques chez des popu­la­tions séden­taires jeunes ou moyen­ne­ment âgées, qui sans cela ne s’adon­ne­raient pas à de longs entraî­ne­ments aéro­bies.

Nous abor­dons le HIIT dans les ateliers « Santé auto­nome » (lien:9niq) et les stages Santé - Découverte en asso­cia­tion avec des pratiques de gymnastique involontaire — l’éveil des muscles (lien:30n1) et l’éveil des sensa­tions (lien:4jnu) — qui remplacent avan­ta­geu­se­ment les échauf­fe­ments ou étire­ments du trai­ning clas­sique (voir Le Corps accordé lien:bphq pages 344 et suivantes).

Qui en bénéficie ?

Weights
Source : Gym Clip Art
lien:ueub

Le HIIT peut béné­fi­cier à toute personne qui ne souffre pas d’une patho­logie grave, et pas seulement celles qui rêvent d’une carrière olym­pique… Toutefois, les débu­tants qui ne sont pas déjà adeptes d’exercice d'endurance doivent l’aborder progres­si­ve­ment, car il faut laisser l’or­ga­nisme retrouver la faculté de fournir des efforts de haute inten­sité en évitant notam­ment une solli­ci­ta­tion exces­sive des arti­cu­la­tions ou une accé­lé­ra­tion exces­sive de la fréquence cardiaque.

Dans son article sur la sarco­pénie (lien:2fso), Murtaza Ahmed écrit (2015 lien:shhy) :

Nous perdons en fait à peu près 3 kg de muscle par décennie, mais de façon plus supre­nante ce déclin débute à la tren­taine. Malheureusement, cela fait partie des dégra­da­tions que la plupart des gens ignorent, car elles ne présentent pas de symp­tômes, mais les consé­quences d’une absence de préven­tion précoce peuvent être dévas­ta­trices.

Il est inté­res­sant de savoir que la raison pour laquelle nous n’avons pas de symp­tômes est que pendant notre jeunesse nous avons bien plus de muscles que néces­saire pour nos tâches quoti­diennes. Nous utili­sons seulement 30% de nos forces pour accom­plir toutes les tâches impor­tantes de la vie courante, comme se lever d’une chaise, grimper des esca­liers, de sorte que si notre force maxi­male diminue de 5% à chaque tranche d’an­nées, nous n’y prêtons pas atten­tion puisque nous pouvons encore accom­plir toutes nos acti­vités habi­tuelles avec faci­lité.

Ce constat démontre l’in­térêt d’une pratique appa­rentée à de la « muscu­la­tion ».

Dans l’avis de l’Agence fran­çaise de sécu­rité sani­taire des aliments (lien:98bk) sur l’évaluation des besoins nutri­tion­nels chez les personnes âgées fragiles ou atteintes de certaines patho­lo­gies (9 janvier 2009 lien:utdm, page 8) il est précisé :

Chez des personnes âgées vivant à domi­cile ou insti­tu­tion­na­li­sées, défi­nies comme fragiles, l’exer­cice physique contre résis­tance permet d’améliorer la force et la fonc­tion muscu­laire. […] la prise en charge nutri­tion­nelle permet d’optimiser l’efficacité d’un programme d’exercice physique […] Ainsi, l’exercice physique et la prise en charge nutri­tion­nelle ont une action syner­gique et complé­men­taire sur le statut nutri­tionnel et les capa­cités fonc­tion­nelles. L’activité physique, dans la mesure des capa­cités de chaque personne âgée, doit être envi­sagée dans le cadre de la prise en charge nutri­tion­nelle.

Le HIIT a été accusé — prin­ci­pa­le­ment par ceux qui vendent des méthodes « clas­siques » — d’en­dom­mager les arti­cu­la­tions et de provo­quer des lésions irré­ver­sibles dans les muscles. C’est effec­ti­ve­ment ce qui peut se produire lors­qu’on travaille en forçage et non en inten­sité, sans respecter les plages de récu­pé­ra­tion, ou à une cadence provo­quant des surcharges et des mouve­ments indé­si­rables. L’article de Jade Teta (2006 lien:c7nc) explique que, au contraire, l’en­traî­ne­ment de haute inten­sité bien pratiqué produit un effet anti-inflammatoire activé par les myokines (lien:mhx7).

Le forçage est presque inévi­table dans une pratique teintée de maso­chisme — « souf­frir pour devenir belle/beau », se puri­fier — ou encore dans un esprit de compé­ti­tion : faire étalage de sa force… Les personnes en surpoids ont aussi tendance à croire que plus elles se dépensent plus elles minci­ront, ce qui est inexact car la dépense calo­rique atteint un plateau pour un même programme d’en­traî­ne­ment, par une adap­ta­tion du méta­bo­lisme à l’ac­ti­vité physique (Ponzer H et al., 2015 lien:hvxx).

Les personnes âgées, tout parti­cu­liè­re­ment, devraient se contenter d’exer­cices lents (voire statiques) au moins jusqu’à ce qu’elles aient retrouvé la pleine toni­cité de leur muscu­la­ture et acquis une maîtrise tech­nique des mouve­ments.

Ce n’est pas de l’exercice d’endurance…

Les spécia­listes de l’en­traî­ne­ment sportif, comme le médecin urgen­tiste et halté­ro­phile Doug McGuff (lien:4dy5) (voir vidéo lien:0ynk), affirment que l’en­traî­ne­ment de haute inten­sité est indis­pen­sable en complé­ment de l’exer­cice d’en­du­rance bien connu (voir article lien:5g0w). Son point de vue reflète celui de l’American College of Sports Medicine en 2014 (voir PDF lien:9b53), ainsi que des adeptes du CrossFit (lien:8sjt).

L’articulation entre les formes d’exer­cice est soigneu­se­ment expli­quée dans l’ou­vrage Primal Endurance (lien:d890) de Mark Sisson et Brad Kearns. Les auteurs distinguent par ailleurs (page 149) deux caté­go­ries d’exer­cice contre résis­tance (Primal Essential Movements et Maximum Sustained Power) ciblant des objec­tifs distincts que je décrirai plus loin.

L’étude de Gillen GB et al. (2016 lien:v2wu) a comparé les effets de 3 séances hebdo­ma­daires de 3 minutes de Sprint Interval Training (péda­lage intense à environ 500 W incluant deux phases de repos d’une minute) à 3 séances hebdo­ma­daires de péda­lage régu­lier pendant 45 mn (environ 110 W) pendant 12 semaines. Les effets béné­fiques de ces deux modes d’en­traî­ne­ment étaient compa­rables, bien que celui à haute inten­sité ait corres­pondu à un volume et un temps 5 fois infé­rieur de dépense éner­gé­tique.

Pour Sisson et Kearns (lien:d890, p.185–206), le sprint pratiqué de manière précau­tion­neuse est la « cerise sur le gâteau » de l’en­traî­ne­ment contre résis­tance, car il permet aux athlètes de déve­lopper leur « puis­sance explo­sive », et à tout indi­vidu de béné­fi­cier d’un afflux excep­tionnel d’hor­mones répa­ra­trices pendant plusieurs jours. Nous verrons (dans mon article Entraînement fractionné de haute intensité - pratique) que la pratique de sprint dont il est ques­tion corres­pond à une puis­sance bien supé­rieure à 500 W pour une durée n’ex­cé­dant jamais 30 secondes. Il est à classer comme Maximum Sustained Power alors que le Sprint Interval Training de Gillen GB et collègues était plutôt un exemple de Primal Essential Movements.

Une enquête améri­caine (1997–2014 lien:yz03) sur le suivi d’un guide de bonne pratique d’exer­cice physique (2008 Physical Activity Guidelines for Americans lien:5osc) révèle une adhé­sion plus forte aux pres­crip­tions d’exer­cice d’en­du­rance qu’à celles d’exer­cice contre résis­tance. Katherine Hobson (2016 lien:b7er) fait observer que cette diffé­rence est plus marquée chez les femmes que chez les hommes.

Parmi les femmes âgées de 25 à 64 ans, par exemple, 49% recon­nais­saient suivre les recom­man­da­tions de quan­tité d’exer­cice aérobie, tandis que seulement 18% respec­taient les indi­ca­tions pour les deux types d’exer­cice [aérobie et muscu­la­tion]. Chez les hommes de la même tranche d’âge, ces pour­cen­tages étaient de 53% et 25%.

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Source : CDC
Credit : Meredith Rizzo/NPR

Ce déca­lage est le reflet d’un biais culturel : l’exer­cice contre résis­tance est associé à une affir­ma­tion de « viri­lité ». Les hommes sont supposés faire étalage de leur force muscu­laire tandis que les femmes devraient se satis­faire d’une « mise en forme » (strong men and curly women). Elles sont d’ailleurs plus souvent repré­sen­tées en train de faire de la gym tonique, de la danse ou du jogging, que de soulever des poids…

Quelle propor­tion de femmes ont lu cet article jusqu’ici ?  😉

Katherine Hobson rappelle dans son article (lien:b7er) que seul l’exer­cice contre résis­tance permet d’éviter une perte de densité miné­rale osseuse (lien:it01) qui conduit à l’ostéo­po­rose (lien:vsas) tant redoutée chez les femmes âgées. Leur longé­vité supé­rieure à celle des hommes, en moyenne, plaide en faveur d’un entre­tien de la masse muscu­laire qui leur permet de rester auto­nome et d’éviter des chutes fatales (voir mon article Vivre bien et longtemps).

Des études comme celle de Tjønna AE et al. (2008 lien:1hkf) suggèrent que l’en­traî­ne­ment frac­tionné de haute inten­sité (HIIT) serait plus appro­prié que l’exer­cice d’en­du­rance pour augmenter la consom­ma­tion maxi­male d’oxygène (VO2max lien:71uu) et réduire les facteurs de risque du syndrome méta­bo­lique (lien:kpej) : obésité, diabète etc.

Dans notre expé­rience, toute­fois, cette augmen­ta­tion du VO2max ne s’est produite spec­ta­cu­lai­re­ment qu’en prati­quant des exer­cices brefs à grande vitesse. Cette obser­va­tion rejoint celle de spor­tifs qui déve­loppent leur vitesse maxi­male aérobie (VMA lien:c9bo) grâce à des entraî­ne­ments « frac­tionnés » ou « par inter­valles » incluant une succes­sion d’ef­forts intenses aux alen­tours de la VMA (95–110 %) et de courts repos (infé­rieurs à la durée de l’ef­fort et calculés pour ne permettre qu’une récu­pé­ra­tion semi-complète) (page Wikipedia). Cette défi­ni­tion évoque des pratiques proches du proto­cole Tabata qui peuvent béné­fi­cier à des athlètes mais gagnent à être rempla­cées par des sprints pour un moindre risque — voir mon article Entraînement fractionné de haute intensite - pratique.

La recherche du maximum d’in­ten­sité sur une courte durée, qui diffé­rencie le HIIT d’une muscu­la­tion clas­sique, conduit à une meilleure réponse à l’exer­cice aux plans neuro­mus­cu­laire et hormonal, comme l’ont vérifié les études de Ahtiainen JP et al. (2003 lien:oyk1) et de Linnamo V et al. (2005 lien:xkko).

McGuff déclare dans un entre­tien (lien:o0uy) :

[…] il ne s’agit pas néces­sai­re­ment de courir pendant des heures et des heures. C’est la manière de faire qui compte. Dans la nature, vous ne verrez jamais un animal faire du jogging… Tout ce que fait l’ac­ti­vité répé­ti­tive, c’est réduire la plas­ti­cité de votre système physio­lo­gique — en lui ôtant cette capa­cité de gérer des niveaux d’ef­fort très variés en peu de temps. Vous dimi­nuez en fait votre plas­ti­cité et la faculté de vous adapter au stress physique en général.

Cette opinion est exces­sive et contra­dic­toire avec l’en­sei­gne­ment de l’acti­vité aérobie à faible niveau (lien:1gl8) tel que définie par Phil Maffetone — voir mon article Exercice d'endurance. Un plai­doyer vigou­reux, exclusif lui aussi, en faveur de l’en­traî­ne­ment de haute inten­sité est donné dans la première partie de l’ou­vrage The Slow Burn Fitness Revolution (2003). J’en ai traduit des extraits dans mon article The Slow Burn Fitness Revolution. Pour les anglo­phones, une vidéo de Skyler Tanner (2013 lien:cl58) expose les carac­té­ris­tiques et avan­tages de l’exer­cice contre résis­tance qui s’ap­pliquent entiè­re­ment au HIIT.

Avant de préciser ce que le HIIT peut nous apporter, il convient de clari­fier les termes inten­sité et frac­tionné.

Un entraînement de haute intensité

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Source : Anatomy Human Body lien:c16k

Notre masse muscu­laire est un mélange de 3 types de fibres (lien:gxx0) :

  • Les fibres « lentes » (rouges, type I, slow twitch) qui sont les plus utili­sées en exer­cice d’en­du­rance : marche, cyclisme, nata­tion… Elles permettent de main­tenir une contrac­tion très long­temps et sont peu soumises à la fatigue. Elles puisent leur énergie en utili­sant l’oxy­gène dans le sang (condi­tions aéro­bies lien:kpsf), ce qui permet leur alimen­ta­tion régu­lière en adéno­sine triphos­phate (ATP lien:6qeo).
  • Les fibres « rapides » (roses, types IIa et IIab, fast-twitch) qui peuvent se contracter environ 5 fois plus vite que les fibres lentes, mais résistent aussi à la fatigue, étant alimen­tées par leurs capil­laires. On distingue les IIa (rapides à endu­rance moyenne) et les IIab (rapides à faible endu­rance). Ces fibres puisent leur énergie dans une dégra­da­tion du glucose (gluco­lyse) en condi­tions anaé­ro­bies (lien:hfjl) qui produit du lactate (lien:qqzu).
  • Les fibres « ultra­ra­pides » (blanches, type IIx, super-fast twitch) qui peuvent se contracter environ 10 fois plus vite que les lentes et sont desti­nées aux efforts excep­tion­nels, volon­taires et de très courte durée : soulever une lourde charge, faire un sprint etc. Elles sont blanches car elles ne possèdent pas de capil­laires et doivent donc consommer direc­te­ment (en condi­tions anaé­ro­bies lien:hfjl) l’énergie stockée dans les muscles sous la forme de phos­pho­créa­tine (lien:226q) et d’ATP (lien:6qeo) (système des phos­pha­gènes, ATP-PC lien:bavh).

L’entraînement de haute inten­sité est celui qui fait inter­venir les fibres blanches, par consé­quent dans des efforts intenses de courte durée. Cette forme d’exer­cice est au départ anaé­robie (lien:hfjl), avec une venti­la­tion modérée ou inexis­tante puisque la solli­ci­ta­tion est brève, alors que l’exer­cice d’en­du­rance est toujours aérobie (lien:kpsf), utili­sant une grande quan­tité d’oxy­gène. Toutefois, si l’exer­cice intensif est de plus longue durée (jusqu’à 4 minutes), avec de courtes inter­rup­tions (une dizaine de secondes) ne permet­tant qu’une récu­pé­ra­tion partielle, le sujet peut finir par respirer inten­sé­ment et augmenter ainsi sa consom­ma­tion maxi­male d’oxygène (VO2max lien:71uu). Il me paraît donc essen­tiel de ne pas restreindre l’en­traî­ne­ment frac­tionné de haute inten­sité à la pratique d’exer­cices en anaé­robie (lien:hfjl), comme le suggère la page Wikipedia (lien:w6ci). La confu­sion entre ces deux notions (inten­sité et anaé­robie) exclut les exer­cices inten­sifs de moyenne durée. Or ces derniers, moins centrés sur la muscu­la­tion, ont une inci­dence sur la santé mito­chon­driale (lien:alc0) plus impor­tante que de simples exer­cices de résis­tance, comme le montre l’étude de Robinson M et al. (lien:pu89).

Une option inté­res­sante pour atteindre la haute inten­sité sans mettre en danger ses arti­cu­la­tions consite à exécuter les mouve­ments en extrême lenteur (voir présen­ta­tion et démons­tra­tion en vidéo lien:0cco) ou même en « statique » (comme des postures). Dans ce cas, tous les types de fibres muscu­laires sont mobi­lisés. À l’in­verse, les mouve­ments peuvent être très rapides (un sprint à la course ou à vélo, une marche éner­gique…) mais cette manière de faire néces­site un entraî­ne­ment progressif dans de bonnes condi­tions médi­cales ; elle est donc moins adaptée aux personnes âgées et certai­ne­ment à celles qui souffrent d’in­suf­fi­sance cardiaque.

La diffé­rence entre cet entraî­ne­ment et une pratique négli­geant la qualité de l’exer­cice est expli­quée sur la vidéo : Lifting Weights Does Not Help You Build Muscle and Lose Fat (Darin Steen lien:bvwh).

L’intensité

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Explication vidéo en anglais : lien:kygr

Les fibres blanches ne supportent que des efforts de courte durée, par exemple une à deux minutes selon les muscles solli­cités et le niveau d’en­traî­ne­ment. Pour un débu­tant ou une personne âgée, cet effort peut même se limiter à quelques secondes.

Dans l’ap­proche Maximum Sustained Power (Sisson et Kearns 2016 lien:d890, p.149) on cherche à parvenir à un pic au-delà duquel l’ef­fort devien­drait doulou­reux — le muscle flan­che­rait de lui-même — ce qui peut induire un rythme cardiaque accé­léré quand les mouve­ments sont rapides (exer­cice « cardio »). Pour ces raisons, on le désigne comme peek fitness exer­cize.

Dans la litté­ra­ture sur l’en­traî­ne­ment sportif, le terme « cardio » désigne plus souvent l’exer­cice d’en­du­rance qui provoque à coup sûr une accé­lé­ra­tion de la fréquence cardiaque. Nous voyons ici que l’exer­cice de haute inten­sité peut aussi « monter en cardio » sous certaines condi­tions.

L’autre approche que Sisson et Kearns dési­gnent comme Primal Essential Movements (lien:d890, p.149) consiste à ne pas pousser le muscle jusqu’à l’échec mais à effec­tuer des répé­ti­tions du mouve­ment plus nombreuses après récu­pé­ra­tion, qu’on peut inté­grer à la vie quoti­dienne : soulever des poids modérés, se suspendre à une barre de trac­tion, s’ac­croupir, faire des trac­tions ou des planches etc. Ces mouve­ments main­tiennent ou augmentent la masse muscu­laire, bien qu’ils ne déclenchent pas la « fontaine de jouvence hormo­nale » des exer­cices en Maximum Sustained Power

Quoi que l’on fasse, il faut veiller à ne pas tenter de fran­chir la limite. Le plus simple serait de mesurer sa fréquence cardiaque en se fixant une zone de sécu­rité : pas plus de 90% de la fréquence maxi­male, sauf dans un sprint.

Une formule couram­ment utilisée pour évaluer la fréquence cardiaque maxi­male est (pour un homme) 220 – votre âge. Par exemple, à 60 ans la fréquence maxi­male d’un homme serait 220 – 60 = 160 batte­ments par minute. Pour une femme, on ajou­te­rait 6 bpm au résultat. Une autre formule proposée par Gellish RL et al. (2007 lien:bmeb) est : 207 – (âge x 0.7) ce qui donne 165 bpm pour un homme ou une femme de 60 ans.

Cette fréquence est bien entendu plus élevée que celle recom­mandée par Dr. Phil Maffetone pour opti­miser la pratique de tout exer­cice d’en­du­rance, à savoir 180 – votre âge, autre­ment dit 120 bpm pour un indi­vidu de 60 ans (Maffetone 2015 lien:yys4, p. 286–287) — voir mon article Exercice d'endurance pour plus de détails.

Dans ses ouvrages (2015 lien:yys4, p. 14–15), Maffetone critique comme un mythe l’éva­lua­tion par le calcul de la « fréquence maxi­male », signa­lant qu’elle est fonc­tion du type d’ac­ti­vité, de l’en­traî­ne­ment du sportif, de son niveau de stress etc. Les deux formules que j’ai citées produisent d’ailleurs des résul­tats discor­dants, l’une pouvant conduire à un suren­traî­ne­ment et l’autre à un sous-entraînement. La vraie fréquence maxi­male est celle mesuré dans des condi­tions de labo­ra­toire. Seulement un tiers des sujets atteignent une limite proche de celle donnée par la formule, un tiers nette­ment en dessous et un tiers nette­ment en dessus (Maffetone & Allen, 2010 lien:h81t, p.68). Une expli­ca­tion de cette disper­sion tient au fait que les promo­teurs de cette formule avaient déter­miné un écart type de 12 bpm dans leur mesure (lien:yynd).

Intrigué par les diffé­rences obser­vées lors d’exer­cices à grande vitesse, j’ai demandé à un cardio­logue, au terme d’un examen écho­gra­phique sous effort, quelle fréquence cardiaque maxi­male il avait mesuré. Sa réponse : « Ben voyons ! 220 moins votre âge ! » À ranger dans la boîte « à quoi servent les cardio­logues ? »

Une mesure de la fréquence cardiaque maxi­male dans des circons­tances précises peut se faire lors d’une séance de sprint ou de Tabata (voir mon article Entraînement fractionné de haute intensité - pratique). Elle permet de fixer à 90% du maximum la fréquence à ne pas dépasser dans l’en­traî­ne­ment anaé­robie (de haute inten­sité). Pour les athlètes, toujours selon Maffetone, une fréquence maxi­male mesurée plus bas que celles obte­nues par les formules peut signaler un problème neuro­lo­gique (du système nerveux auto­nome) qui contrôle le cœur, les vais­seaux sanguins, et d’autres fonc­tions — et peut même indi­quer un risque accru de mort subite (ces cas sont parfois asso­ciés à des rythmes maxi­maux très bas) (2016 lien:yys4, p. 16).

Pour déclen­cher la produc­tion d’hor­mone de crois­sance, la montée en inten­sité doit entraîner une augmen­ta­tion de la fréquence cardiaque ainsi qu’un échauf­fe­ment corres­pon­dant à une augmen­ta­tion de tempé­ra­ture corpo­relle d’en­viron 0.6° C (Vigas M et al., 2000 lien:hid2). Bien se couvrir est une bonne habi­tude — éven­tuel­le­ment jusqu’au point de déclen­che­ment de la suda­tion, selon Campbell (2006, p. 45).

Un entraînement fractionné

Le frac­tion­ne­ment est inévi­table puisque tout effort intense doit alterner avec des phases de récu­pé­ra­tion. Celles-ci sont rela­ti­ve­ment longues, par exemple une minute et demie après une minute d’ef­fort. Leur durée corres­pond au temps néces­saire pour détendre entiè­re­ment les muscles et retrouver la fréquence cardiaque du repos. On comprend donc que, par exemple, prati­quer un sprint à pleine vitesse au terme d’une course d’en­du­rance n’est béné­fique que si sa durée est extrê­me­ment brève (moins de 30 secondes pour fonc­tionner en anaé­robie)… Certains joggers, mara­tho­niens ou cyclistes amateurs fran­chissent la limite sans s’en rendre compte, à la recherche d’une sensa­tion d’eu­phorie (que Mark Sisson désigne par “black hole”) au-delà de signaux doulou­reux : perte d’orien­ta­tion, douleurs dans la poitrine, crampes etc. (voir cette page lien:86qi et l’ar­ticle hyper­ven­ti­la­tion lien:2czw sur Wikipedia). Dans une pratique maîtrisée, toute­fois, comme le signale un commen­ta­teur, la capnie [lien:e16p pres­sion partielle de CO2] est assez bien main­tenue pendant les efforts intenses vue l’énorme produc­tion de CO2 par les muscles à ce moment-là. Le méca­nisme de régu­la­tion du flux sanguin vers le cerveau est exposé par Querido JS & Sheel AW (2007 lien:8 mm³).

Le manque d’oxy­gène provoqué par l’exer­cice intensif dans sa phase anaé­robie est un des facteurs déclen­cheurs de la produc­tion de l’hor­mone de crois­sance HGH (voir ci-dessous).

Un deuxième aspect du frac­tion­ne­ment réside dans la pério­di­cité des séances de Maximum Sustained Power. En raison de son inten­sité, la durée de ces séances excède rare­ment quinze à trente minutes. Mais le temps de récu­pé­ra­tion entre deux séances est de 48 heures minimum. Il augmente avec l’âge et avec l’inten­sité des exer­cices. On alterne donc les séances, ce qui aboutit à un total de moins de deux heures par semaine. La pratique du HIIT est donc plus « effi­cace » en termes de temps que celle de l’exer­cice aérobie d’en­du­rance, mais surtout elle vise des amélio­ra­tions qui ne sont pas ciblées par lui. Les trois pratiques (incluant les Primal Essential Movements) sont en fait complé­men­taires, aussi bien pour les athlètes que pour les personnes veillant à leur santé.

Les effets du HIIT

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Les travaux scien­ti­fiques montrent que l’or­ga­nisme est parti­cu­liè­re­ment actif pendant les périodes de récu­pé­ra­tion : sécré­tion de l’hormone de crois­sance humaine (Human Growth Hormone, HGH lien:v2fc) qui a au moins trois effets : la synthèse des protéines (néces­saires à la crois­sance muscu­laire), la mobi­li­sa­tion des réserves lipi­diques, et une inhi­bi­tion de l’oxy­da­tion des glucides dans les tissus. Ces effets perdurent à l’âge adulte bien que la taille du sujet n’aug­mente plus.

L’hormone HGH est une clé de la santé, de la force et de la longé­vité. Un déficit en hormone de crois­sance entraîne une dimi­nu­tion de la masse maigre, une augmen­ta­tion de la masse grasse, un arrêt de la crois­sance des carti­lages et des os, une tendance dépres­sive, et une dimi­nu­tion de la résis­tance à l’ef­fort et au froid (Wikipedia lien:kom5). Elle joue un rôle aussi impor­tant que la vitamine D dans le méta­bo­lisme humain. Ces deux substances peuvent être consi­dé­rées comme essen­tielles pour ralentir le vieillis­se­ment.

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Déclin du taux jour­na­lier de produc­tion
d’hor­mone de crois­sance humaine.
Source : lien:pk9w

La produc­tion de HGH diminue drama­ti­que­ment avec l’âge (voir graphe ci-contre), mais il a été mesuré qu’une séance de 20 minutes d’exer­cice de haute inten­sité (en Maximum Sustained Power) pouvait l’aug­menter de plus de 7 fois (voir l’ar­ticle lien:g1te et la trans­crip­tion d’un entre­tien avec Phil Campbell lien:h1fw).

Il faut savoir, à ce propos, que l’ad­mi­nis­tra­tion de soma­tro­pine (rhGH, recom­bi­nant human growth hormone lien:4d9k) pour compenser le déclin de sa produc­tion natu­relle est à éviter pour deux raisons : (1) elle pour­rait dimi­nuer la protec­tion contre les cancers (voir article lien:2k4d), (2) elle bloque la produc­tion de l’hor­mone HGH natu­relle, de sorte que la déchéance est encore plus rapide une fois qu’on inter­rompt le trai­te­ment.

HGH-IGF1
Sous l’effet de l’exer­cice, l’hor­mone de
crois­sance (HGH) produit de l’IGF‑1
direc­te­ment dans les muscles (mIGF‑1),
mais aussi dans le foie sous forme
circu­lante (cIGF‑1). Cette deuxième forme
exerce un effet régu­la­teur de la HGH en
agis­sant sur la glande pitui­taire.
Source : lien:ot3s.

On lit sur certains sites que l’hor­mone de crois­sance favo­ri­se­rait la crois­sance des cellules cancé­reuses. En réalité, c’est le facteur de crois­sance ressem­blant à l’insuline (IGF‑1 lien:odmk) qui en est respon­sable. L’hormone de crois­sance (HGH) produit de l’IGF‑1 (par l’in­ter­mé­diaire du foie), mais elle produit en même temps des récep­teurs de l’IGF‑1 qui inhibent son effet sur les cellules cancé­reuses. La rela­tion entre HGH et IGF‑1 est décrite avec des détails sur la crois­sance muscu­laire dans l’ar­ticle Regulation of muscle mass by growth hormone and IGF‑I (Velloso CP, 2008 lien:ot3s).

À inverse de ce qui avait été dit au sujet de l’hor­mone de crois­sance HGH, l’étude de Dethlefsen C et al. (2017 lien:82p0) a permis d’en­vi­sager un modèle expli­catif de l’effet protec­teur de l’exer­cice intensif contre le cancer du sein.

Compenser la dimi­nu­tion de produc­tion de HGH liée au vieillis­se­ment est l’ob­jectif affiché du programme proposé par Phil Campbell dans son ouvrage Ready, Set, GO ! (lien:9385). L’auteur y présente de manière systé­ma­tique (et acces­sible) plusieurs solu­tions de trai­ning adap­tées aux personnes de plus de 50 ans, avec une gamme d’exer­cices bien docu­mentés et caté­go­risés selon les bien­faits que l’on peut en retirer. J’en recom­mande vive­ment la lecture aux anglo­phones. (Attention d’acheter l’édi­tion 2006, et non 2003.)

Chez les sujets souf­frant d’un engrais­se­ment du foie causé par d’autres facteurs que l’al­cool (non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD lien:ffhl), l’en­traî­ne­ment frac­tionné de haute inten­sité faci­lite le désen­gor­ge­ment du foie, indui­sant une perte de poids et l’amé­lio­ra­tion d’in­dices comme le risque de cardio­pa­thie (Hallsworth K et al., 2015 lien:qqnb).

Le HIIT permet de stocker des réserves de glucose sous forme de glyco­gène (réserve éner­gé­tique lien:necd) dans les tissus muscu­laires, au lieu de les trans­former en trigly­cé­rides (lien:1edl) stockés dans les cellules adipeuses. Ce qui signifie concrè­te­ment une perte de graisse au profit de la masse muscu­laire. Toutefois, l’ef­fi­ca­cité de ce processus dépend de l’ap­port alimen­taire en glucides. Un diète « pauvre en glucides et riche en graisses » (LCHFLow Carb High Fat) peut faci­liter ce rééqui­li­brage — voir mon article Glucides ou lipides ?

halteres

Une étude (Gillen JB et al., 2012 lien:zsd5) a montré qu’une seule séance d’en­traî­ne­ment de haute inten­sité amélio­rait le taux de sucre dans le sang pendant 24 heures chez des personnes souf­frant de diabète de type 2 (lien:a3u9). Pour les mêmes diabé­tiques, une heure par semaine d’en­traî­ne­ment frac­tionné de haute inten­sité se révèle effi­cace dès la deuxième semaine (voir page de Helen Kollias lien:60og).

L’étude de Dunstan DW et al. (2002 lien:tgej) révèle que l’en­traî­ne­ment de haute inten­sité permet un meilleur contrôle de la glycémie chez des personnes âgées diabé­tiques.

Ils écrivent :

D’autres effets béné­fiques comme l’aug­men­ta­tion de la force muscu­laire et l’aug­men­ta­tion de la masse maigre dési­gnent l’en­traî­ne­ment de haute inten­sité comme une compo­sante prati­cable et effi­cace dans la prise en charge de patients âgés atteints de diabète de type 2.

Plus récem­ment, Liu J et al. (2018 lien:crhb) ont confirmé ce résultat dans une méta-analyse couvrant 30 essais cliniques, montrant que les effets béné­fiques de l’en­traî­ne­ment frac­tionné de haute inten­sité étaient supé­rieurs à ceux d’une acti­vité physique modérée pour ce qui concerne la glycémie, la sensi­bi­lité à l’in­su­line, la réduc­tion du surpoids et la consom­ma­tion maxi­male d’oxy­gène. Il faut comprendre toute­fois que qu’ils appellent « acti­vité physique modérée » ne corres­pond pas néces­sai­re­ment à l’exer­cice aérobie décrit dans mon article Exercice d'endurance. Comme déclaré plus haut, les pratiques se complètent et devraient être inté­grées à tout programme d’en­traî­ne­ment sportif ou de main­tien en bonne santé.

L’article de Jaureguizar KV et al. (2016 lien:hw4z) démontre le même avan­tage de l’en­traî­ne­ment de haute inten­sité (mouve­ments lents) pour les personnes souf­frant de cardio­pa­thies. Celui de Wisløff Ulrik et al. (2007 lien:abw1) avait établi cet avan­tage pour ce qui concerne les patients âgés. Dunstan DW et al. (2005 lien:88uf) ont constaté que le contrôle de la glycémie n’était pas main­tenu une fois que le patient s’en­traîne à son domi­cile, en raison d’une dimi­nu­tion de la régu­la­rité et de l’in­ten­sité de l’exer­cice.

Une méta-analyse de 2015 compa­rant le HIIT à de l’exer­cice en continu à inten­sité modérée (MICT) chez les personnes atteintes de coro­na­ro­pa­thie a révélé que le HIIT entraî­nait une amélio­ra­tion plus impor­tante du VO2max (lien:71uu), mais que le MICT entraî­nait une réduc­tion plus impor­tante du poids corporel et de la fréquence cardiaque (lien:fkpz). La première partie de ce résultat est confirmée par la méta-analyse de Xie B et al. (2017 lien:ues3).

Les effets spéci­fiques sur l’an­xiété de l’en­traî­ne­ment de haute inten­sité chez des sujets sains, ou souf­frant d’une patho­logie physique ou mentale, ont été démon­trés dans plusieurs études (voir la méta-analyse de Gordon R et al., 2017 lien:hnzy).

Au béné­fice des personnes obèses, on commence à comprendre que cette pratique contri­bue­rait à dimi­nuer la résis­tance à la leptine (lien:sb4e) (voir article lien:ur5p), une hormone sécrétée par les cellules adipeuses pour informer le cerveau que l’or­ga­nisme est parvenu à satiété. L’expérimentation animale (Fernandes MFA et al., 2015 lien:t2be) suggère par ailleurs que la baisse de niveau de leptine augmen­te­rait le besoin d’exer­cice, ce qui pour­rait enclen­cher un cycle vertueux (voir page lien:inkq).

Une amélio­ra­tion de la nutrition est indis­pen­sable à la régu­la­tion du poids, asso­ciée à des phases régu­lières de restric­tion calo­rique (voir mon article Jeûne et restriction calorique). Il faut en effet éduquer l’or­ga­nisme à puiser son énergie dans les graisses (libé­rées par l’exer­cice) plutôt que dans les glucides fournis en quan­tité exces­sive par une alimen­ta­tion déséqui­li­brée (et du grigno­tage). Les graisses inuti­li­sées retournent en effet dans les tissus adipeux (lien:03ir).

L’enseignement de Sisson et Kearns (lien:d890) comporte une partie centrale (p.89–147) consa­crée à la nutri­tion des athlètes, selon une approche LCHF incluant des phases de diète céto­gène (voir mon article Diète cétogène — expérience) à l’en­contre de la pratique encore domi­nante du « gavage gluci­dique » ; le sous-titre de leur ouvrage Primal Endurance est “Become a Fat-Burning Beast!”. Ils mettent en garde sur le fait que les perfor­mances peuvent dimi­nuer pendant une période de quelques semaines ou quelques mois qui corres­pond à l’adap­ta­tion de l’or­ga­nisme à ce mode de produc­tion d’énergie, néces­si­tant notam­ment la produc­tion de nombreuses mito­chon­dries (lien:alc0).

Ni trop ni trop peu : le principe Goldilocks

Un conte de fées anglais du 19e siècle raconte l’his­toire d’une jeune fille nommée Goldilocks décou­vrant la maison fores­tière d’une famille d’ours. Elle avait constaté que le porridge du bébé ours était « ni trop chaud, ni trop froid » et que son lit était « ni trop dur ni trop mou ».

Essentiellement, ils étaient « juste à point ». Telle est la nature de l’homéo­stasie (lien:uo0w) dans nos systèmes d’or­ganes : le stress dans une direc­tion ou une autre peut déplacer le curseur vers la maladie ou une mauvaise adap­ta­tion, entraî­nant une rupture de l’ho­méo­stasie. C’est dans ce contexte que l’envi­ron­ne­ment redox (lien:qckb) d’une cellule est main­tenu dans une « zone Goldilocks » où la produc­tion de dérivés réac­tifs de l’oxy­gène (ROS lien:jdt9) est suffi­sam­ment compensée par la capacité/qualité des systèmes de contrôle anti­oxy­dants, et l’en­vi­ron­ne­ment optimal pour l’homéo­stasie (lien:uo0w). Toutefois, confronté à un stress oxydant (lien:5gjv) persis­tant et non compensé, l’en­vi­ron­ne­ment redox peut basculer à l’ex­té­rieur de la zone Goldilocks, condui­sant à la mort cellu­laire (lien:a8q6), à l’inflam­ma­tion (lien:4to6) et la maladie.

Alleman RJ et al., 2014 : The “Goldilocks Zone” from a redox pers­pec­tive — Adaptive vs. dele­te­rious responses to oxida­tive stress in striated muscle (lien:62ko)

Ces auteurs ont mis en évidence les influences oppo­sées de la produc­tion de dérivés réac­tifs de l’oxy­gène (ROS ou « radi­caux libres » lien:jdt9) sur la santé muscu­laire (par l’effet de l’exer­cice) ou à l’in­verse sur la maladie (par l’effet d’une mauvaise alimen­ta­tion) : cardio­myo­pa­thies (lien:g5ct), ischémie (lien:f42s), syndrome méta­bo­lique (lien:kpej) etc. Cette produc­tion s’ef­fectue prin­ci­pa­le­ment dans les mito­chon­dries (lien:alc0).

oxidative-stress-adaptation
Adaptation de l’en­vi­ron­ne­ment redox des muscles striés en réponse à la
produc­tion de dérivés réac­tifs de l’oxy­gène (ROS) par la pratique d’exer­cice
physique frac­tionné (ondu­la­tion verte) versus la consom­ma­tion exces­sive de
nour­ri­ture (en rouge) qui conduit à un stress oxydant patho­lo­gique.
Source : lien:62ko

Les ROS produits par l’en­traî­ne­ment frac­tionné de haute inten­sité sont béné­fiques tant que celui-ci est alterné avec des phases de repos permet­tant aux anti­oxy­dants de réta­blir l’équi­libre redox (ligne ondulée verte sur la figure). Ils renforcent le méta­bo­lisme des mito­chon­dries (lien:alc0), leur capa­cité aérobie (lien:kpsf) et anti­oxy­dante (lien:tw5h), améliorent la vascu­la­ri­sa­tion (lien:3tla) et la sensi­bi­lité à l’in­su­line (lien:pubj). Cette réponse adap­ta­tive est un exemple de ce que l’on désigne par hormèse (lien:81fq) : la réponse de stimu­la­tion des défenses biolo­giques, géné­ra­le­ment favo­rable, à des expo­si­tions de faibles doses de toxines ou d’autres agents géné­ra­teurs de stress. Par contre, une consom­ma­tion exces­sive de nour­ri­ture produit aussi des ROS dans les mito­chon­dries (lien:alc0), mais cette fois avec des effets délé­tères qui comprennent l’inflam­ma­tion (lien:4to6) et le recru­te­ment de cellules immu­ni­taires (macro­phages lien:60vw etc.), l’ac­ti­va­tion de gènes profi­bro­tiques, une hyper­tro­phie cardiaque, une augmen­ta­tion de la mort cellu­laire (lien:a8q6) et une aggra­va­tion de la résis­tance à l’in­su­line (lien:dlmy) (ligne rouge sur la figure).

Le suren­traî­ne­ment — une pratique inten­sive sans phases de récu­pé­ra­tion — induit aussi un stress oxydant (lien:5gjv) patho­lo­gique. Il est donc impor­tant de déter­miner, pour chaque indi­vidu, le dosage de l’exer­cice en termes d’inten­sité et de pério­di­cité. Les recom­man­da­tions d’an­ciens cham­pions ou entraî­neurs recon­vertis aux données de la méde­cine du sport sont en rupture franche avec l’en­traî­ne­ment pratiqué par la plupart des amateurs ou profes­sion­nels incons­cients de l’im­pu­nité conférée par leur jeune âge — voir mes articles Exercice d'endurance et Overdose d'exercice ➜ danger.

Les limites à ne pas dépasser évoluent dans le temps, ce qui explique que des spor­tifs de haut niveau s’ex­posent à de graves diffi­cultés s’ils n’adaptent pas leur pratique aux chan­ge­ments induits par le vieillis­se­ment. Combien, malgré un mode de vie sans excès, finissent leur carrière bardés de prothèses — au mieux — ou subissent de manière imprévue (bien que prévi­sible) les effets redou­tables d’ac­ci­dents cardio­vas­cu­laires, d’AVC et autres mala­dies chro­niques ?


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