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 pro­po­sons une ini­tia­tion (très modé­rée) au 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).

Sommaire

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 rôle de l’in­flam­ma­tion dans la répa­ra­tion d’un muscle endom­magé, suite à un acci­dent ou un effort exces­sif, est très mal com­pris des spor­tifs et de leurs soi­gneurs quand ils s’obs­tinent à uti­li­ser de la glace pour réduire la dou­leur et « soi­gner l’in­flam­ma­tion ». Cette pra­tique stu­pide a été popu­la­ri­sée en 1978 par Gabe Mirkin, méde­cin du sport, sous l’a­cro­nyme RICE : “Rest, Ice, Compression and Elevation”. Mirkin recon­naît lui-même aujourd’­hui que c’é­tait une erreur, expli­quant ce qui l’a­vait conduit à pré­co­ni­ser le pro­to­cole et regret­tant qu’au­cune expé­ri­men­ta­tion n’ait été conduite pour véri­fier son effi­ca­cité en termes de durée de soin (lien:pwh4). Une étude publiée en 2010 dans le jour­nal de la Federation of American Societies for Experimental Biology (lien:t9ud) permet de com­prendre que la glace retarde la répa­ra­tion mus­cu­laire :

Le corps déploie son équipe de répa­ra­tion et de net­toyage sous la forme de macro­phages, de glo­bules blancs qui englou­tissent et digèrent les débris cel­lu­laires. Ils pro­duisent la pro­téine fac­teur de crois­sance ana­logue à l’in­su­line [IGF‑1 lien:odmk] qui est néces­saire pour la répa­ra­tion et la régé­né­ra­tion mus­cu­laire. La même étude a montré que le blo­cage de l’in­flam­ma­tion retarde la gué­ri­son en empê­chant la libé­ra­tion d’IGF‑1.

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 (2016 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 (2016 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 (2016 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 bénéfiques du HIIT

HGH_kidsImage6

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.

human_growth_hormone_chart
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, ce n’est pas la HGH mais 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‑1 (Velloso CP, 2008 lien:ot3s).

L’étude de Dethlefsen C et al. (2017 lien:82p0) a pro­posé 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.)

Le lac­tate pro­duit par l’en­traî­ne­ment de haute inten­sité n’est pas seulement un déchet, c’est éga­le­ment une pseu­do­hor­mone qui peut tra­ver­ser la bar­rière hémato-encéphalique et sti­mu­ler le fac­teur neu­ro­tro­phique issu du cer­veau (brain-derived neu­ro­tro­phic factor, BDNF lien:jxbl). Dans le cer­veau, le BDNF est actif dans l’hip­po­campe, le cortex et le pro­sen­cé­phale basal, des aires vitales pour l’apprentissage, la mémoire et d’autres fonc­tions cog­ni­tives (Shimada H et al., 2014 lien:8sl3). Il influe aussi sur la mémoire à long terme. Pour un exposé détaillé, suivre les liens sur cette page du site Mental Health Daily (2016 lien:7om1).

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 et lipides. Une 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).

Dunstan DW et al. (2002 lien:tgej) ont révélé que l’en­traî­ne­ment de haute inten­sité per­met­tait 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.

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 ce qu’ils appellent « acti­vité phy­sique modé­rée » ne cor­res­pond pas exac­te­ment 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) décrit le même avan­tage de l’en­traî­ne­ment de haute inten­sité (avec des 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 (pages 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 (2016 lien:d890) 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 inten­sive de 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 ?

Article créé le 26/04/2016 – modi­fié le 14/01/2020


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2 thoughts on “Entraînement fractionné de haute intensité – théorie

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