L’impact de l’hypoventilation volontaire sur la capacité à répéter des sprints

Dans les sports collectifs ou de raquettes, les athlètes doivent réaliser un éventail varié d’efforts à intensité élevée ou maximale le tout séparé par des périodes moins intenses de quelques secondes à quelques minutes permettant à l’athlète de récupérer quelque peu. Pour améliorer la condition physique des joueurs et retarder l’apparition de la fatigue neuromusculaire, les programmes d’entraînements visent à améliorer, entre autres, la capacité à répéter des sprints (repeated-sprints ability, RSA). La RSA est maintenant bien établi comme étant un déterminant critique de la performance en sports collectifs et est influencé par des facteurs physiologiques variés tels que la déplétion des substrats énergétiques, l’accumulation de sous-produits métaboliques, des changements de l’excitabilité de la membrane musculaire et la modification des stratégies de recrutement musculaire (1, 2). Des études ont montré que l’amélioration de la RSA est possible avec l’entraînement de sprints répétés (repeated sprints, RS) ainsi que d’autres qualités physiques telles que la capacité aérobie, la vitesse de sprint et la hauteur de sauts (3). Afin d’augmenter le stress imposé aux athlètes et d’espérer des gains supérieurs, des chercheurs ont ajouté un stress hypoxique (i.e. un environnement appauvri en oxygène) à l’entraînement en RS (repeated-sprint in hypoxia, RSH). Les groupes s’étant entraînés sous condition hypoxique ont eu une amélioration plus marquée que le groupe contrôle et ces adaptations seraient dues à une contribution plus importante de la filière aérobie augmentant le VO_2max et à une meilleure réoxygénation musculaire permettant une resynthèse plus rapide des substrats énergétiques (4, 5). Toutefois, l’organisation d’un camp d’entraînement en altitude et/ou l’utilisation d’appareil hypoxique demande beaucoup de logistique et d’équipement, ce qui peut limiter la faisabilité et l’engouement pour cette modalité d’entraînement, particulièrement pour les athlètes de sports collectifs. Pour contourner cette problématique, rien n’est plus simple que de stopper volontairement et momentanément sa respiration pour créer une hypoxémie. Cette modalité se nomme l’hypoventilation volontaire (VHL) et permet de démocratiser l’accès à l’entraînement RSH.

Comment ajouter l’hypoventilation volontaire à l’entraînement?

Brièvement, la modalité VHL consiste à retenir sa respiration à un faible volume pulmonaire pendant de courts sprints répétés à intensité maximale. Immédiatement avant le sprint, l’athlète doit expirer normalement (jusqu’à la capacité fonctionnelle résiduelle), puis bloquer son souffle et courir le plus rapidement possible pour la durée du sprint. Directement après le sprint, une deuxième expiration est nécessaire pour évacuer le CO₂ qui s’est accumulé dans les poumons durant le sprint (6,7). Avant d’incorporer le VHL à l’entraînement, les athlètes doivent se familiariser à cette technique en augmentant progressivement l’intensité du sprint lors de la restriction respiratoire. Les entraîneurs doivent être attentifs au patron respiratoire et doivent questionner fréquemment l’athlète sur la difficulté à exécuter la tâche. Une fois familiarisé, la technique peut être intégrée à des séances de RS en effectuant, par exemple, 3 séries de 8 sprints de 6-s à intensité maximale pour 24-s de récupération passive entre les sprints. Les sprints peuvent se faire sous différentes modalités soit sur vélo ou à la course en ligne droite ou en incluant des changements de direction pour être spécifiques aux demandes du sport (8).

La pertinence de l’hypoventilation volontaire

Plusieurs études reportent une amélioration de la RSA à la suite d’un entraînement de sprints répétés combiné à l’hypoventilation. Une augmentation du nombre de sprints avant l’épuisement a augmenté de 26 à 58% chez des nageurs et des joueurs de rugby (9, 10) et le score de détérioration de la performance a diminué de 23 à 30% chez des cyclistes (11,12). Plus récemment, nous avons mesuré une diminution significative de près de 25% du score de détérioration de performance chez des joueurs de basketball universitaire s’entraînant en sprints répétés incluant des changements de direction spécifiques (8). Ainsi, la technique de VHL a un impact pratique pour les athlètes de sports collectifs leur conférant une meilleure endurance de sprint. La fatigue est donc moins importante avec l’accumulation d’efforts maximaux permettant de conserver une meilleure technique et une plus grande lucidité. Ceci est particulièrement intéressant en fin de partie où le succès de l’équipe est en jeu.

Le principal objectif de notre projet de recherche était d’investiguer les adaptations physiques sous-jacentes aux gains de performances. Pour ce faire, lors des tests de RSA, des mesures d’oxygénation musculaire, d’activité électrique musculaire et d’analyse sanguine ont été prises alors que les performances ont été mesuré à l’aide des capteurs de SciencePerfo.

L’amélioration serait liée à un métabolisme anaérobie plus important. En fait, l’entraînement avec une respiration restreinte induit une hypoxémie qui oblige les voies anaérobies à fournir de l’énergie aux muscles sollicités.

– La plus grande réoxygénation musculaire observée pendant les périodes de récupération peut faciliter la resynthèse de la phosphocréatine (13). La disponibilité de la phosphocréatine est très critique pour le RSA et devient avec la voie aérobie les principales sources d’énergie à mesure que les sprints se répètent tandis que la contribution de la glycolyse anaérobie lactique s’estompe progressivement (1, 2).

– L’entraînement avec le VHL a également conduit à un meilleur maintien des valeurs initiales d’activité électrique musculaire et de fréquences de stimulations concomitantes à une amélioration de l’endurance de sprint lors des répétitions ultérieures. Ceci pourrait être expliqué par un milieu métabolique musculaire plus efficient dû à la meilleure réoxygénation. Ainsi, les rétroactions inhibitrices vers le système nerveux centrales seraient limitées et l’excitabilité de la membrane serait mieux maintenue (14).

Message à retenir

Il est clair que l’entraînement en hypoventilation volontaire améliore la capacité à répéter des sprints. Ce déterminant de la performance permet de réduire le développement de la fatigue neuromusculaire à la fin d’un exercice de sprints répétés ou d’une partie. Par conséquent, l’intégration de cette technique peut être pertinente pour optimiser le développement des qualités physiques chez les athlètes de sports collectifs. De plus, cette technique est efficace dans des contextes spécifiques aux sports en ajoutant des changements de direction.

Pour en connaître davantage, voici le lien vers l’article complet : https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fspor.2020.00029/full

Écrit par : Julien Lapointe, étudiant à la maîtrise en Kinésiologie.

Sous la direction de François Billaut Ph.D,

Références

1. Billaut, F., & Bishop, D. (2009). Muscle Fatigue in Males and Females during Multiple-Sprint Exercise. Sports Med, 22.
2. Girard, O., Mendez-Villanueva, A., & Bishop, D. (2011). Repeated-Sprint Ability—Part I. Sports Medicine, 41(8), 673‑694. https://doi.org/10.2165/11590550-000000000-00000
3. Taylor, J., Macpherson, T., Spears, I., & Weston, M. (2015). The Effects of Repeated-Sprint Training on Field-Based Fitness Measures : A Meta-Analysis of Controlled and Non-Controlled Trials. Sports Medicine, 45(6), 881‑891. https://doi.org/10.1007/s40279-015-0324-9
4. Brocherie, F., Girard, O., Faiss, R., & Millet, G. P. (2017). Effects of Repeated-Sprint Training in Hypoxia on Sea-Level Performance : A Meta-Analysis. Sports Medicine, 47(8), 1651‑1660. https://doi.org/10.1007/s40279-017-0685-3
5. Billaut, F., Gore, C. J., & Aughey, R. J. (2012). Enhancing Team-Sport Athlete Performance. Sports Medicine, 42(9), 751‑767. https://doi.org/10.1007/BF03262293
6. Woorons, X., Mollard, P., Pichon, A., Duvallet, A., Richalet, J.-P., & Lamberto, C. (2007). Prolonged expiration down to residual volume leads to severe arterial hypoxemia in athletes during submaximal exercise. Respiratory Physiology & Neurobiology, 158(1), 75‑82. https://doi.org/10.1016/j.resp.2007.02.017
7. Woorons, X., Bourdillon, N., Vandewalle, H., Lamberto, C., Mollard, P., Richalet, J.-P., & Pichon, A. (2010). Exercise with hypoventilation induces lower muscle oxygenation and higher blood lactate concentration : Role of hypoxia and hypercapnia. European Journal of Applied Physiology, 110(2), 367‑377. https://doi.org/10.1007/s00421-010-1512-9
8. Lapointe, J., Paradis-Deschênes, P., Woorons, X., Lemaître, F., & Billaut, F. (2020). Impact of Hypoventilation Training on Muscle Oxygenation, Myoelectrical Changes, Systemic [K+], and Repeated-Sprint Ability in Basketball Players. Frontiers in Sports and Active Living, 2. https://doi.org/10.3389/fspor.2020.00029
9. Trincat, L., Woorons, X., & Millet, G. P. (2017). Repeated-Sprint Training in Hypoxia Induced by Voluntary Hypoventilation in Swimming. International Journal of Sports Physiology & Performance, 12(3), 329‑335.
10. Fornasier-Santos, C., Millet, G. P., & Woorons, X. (2018). Repeated-sprint training in hypoxia induced by voluntary hypoventilation improves running repeated-sprint ability in rugby players. European Journal of Sport Science, 18(4), 504‑512. https://doi.org/10.1080/17461391.2018.1431312
11. Woorons, X., Millet, G. P., & Mucci, P. (2019). Physiological adaptations to repeated sprint training in hypoxia induced by voluntary hypoventilation at low lung volume. European Journal of Applied Physiology, 119(9), 1959‑1970. https://doi.org/10.1007/s00421-019-04184-9
12. Woorons, X., Billaut, F., & Vandewalle, H. (2020). Transferable Benefits of Cycle Hypoventilation Training for Run-Based Performance in Team-Sport Athletes. International Journal of Sports Physiology and Performance, 1‑6. https://doi.org/10.1123/ijspp.2019-0583
13. McMahon, S., & Jenkins, D. (2002). Factors Affecting the Rate of Phosphocreatine Resynthesis Following Intense Exercise. Sports Medicine, 32(12), 761‑784. https://doi.org/10.2165/00007256-200232120-00002
14. Amann, M., & Dempsey, J. A. (2008). Locomotor muscle fatigue modifies central motor drive in healthy humans and imposes a limitation to exercise performance. The Journal of Physiology, 586(Pt 1), 161‑173. https://doi.org/10.1113/jphysiol.2007.141838