VO2max, Mythe, et Réalité

Jean-Baptiste WIROTH,
Docteur en Physiologie de l'exercice
e-mail : contact@wts.fr

 S’il est un paramètre physiologique dont les sportifs d’endurance parlent beaucoup, VO2max est certainement l’un des plus souvent cité. Faisons le point sur cet aspect fondamental de la performance physique.

Définition
VO2 est la consommation d’oxygène de notre organisme par unité de temps. Lors d’un effort en endurance maximal, alors on parle de VO2max.
Pour faire une analogie avec un moteur de voiture, VO2max correspondrait à la cylindrée du moteur : plus celle-ci est importante, plus le moteur peut brûler de carburant, et plus la voiture est puissante.

VO2 peut être exprimée de deux manières :
-> En litre d’O2 par minute, on parle alors de consommation brute.
-> Par le poids de la personne, on parle alors en valeur relative, l’unité étant le millilitre d’O2 par minute et par kilogramme de poids corporel.
Quand on dit qu’un sportif a une VO2max de 75, il s’agit de 75 mlO2/min/kg.

(Il est à noter que le consensus n’est pas établi quant à la dénomination de ce paramètre physiologique. Ainsi VO2 est tantôt féminin (la consommation d’ O2), tantôt masculin (le débit d’O2), tantôt neutre).

La consommation d’oxygène est résumée par la formule de Fick :

VO2 = FC x VES x (Diff(a-v)O2), où :

FC = Fréquence Cardiaque
VES = Volume d’Ejection Systolique (volume de sang éjecté par le cœur à chaque battement cardiaque
Diff(a-v)O2 = Différence Artério-veineuse en Oxygène (capacité qu’a le muscle à extraire l’oxygène du sang)

Pour résumer : pour avoir une VO2max élevée, il faut que la débit cardiaque soit maximal (FC x VES), que le sang transporte beaucoup d’oxygène et que le muscle soit capable d’extraire beaucoup d’oxygène du sang.

Plusieurs formules lient VO2 et Puissance Maximale Aérobie (PMA), nous retiendrons celle du professeur Brue : VO2max (en mlO2/min/kg) = ((11.55 x PMA) + 260) / Poids

Utilité
Lorsque nous sommes en situation d’exercice, VO2 est un reflet direct de la puissance métabolique de nos muscles. En effet, les muscles (en particulier les fibres musculaires de type 1, aussi appelées lentes ou rouges) sont les principaux consommateurs d’oxygène lorsqu’il s’agit de créer du mouvement.

C’est pourquoi, on considère que les sportifs ayant les plus grosses consommations d’oxygène seront a priori les plus rapides, pour des efforts compris entre 3 et 15 minutes. Pour les efforts de plus longues durées, d’autres paramètres s’avèreront prépondérants.
De plus, le fait d’avoir une VO2 élevée témoigne d’un haut niveau de condition physique, donc une importante capacité à s’entraîner dur et à enchaîner les efforts et les compétitions.


Limites
Bien entendu, les performances à dominante aérobie ne sauraient se limiter à l’expression d’un seul paramètre physiologique. Outre VO2max, la capacité à utiliser une fraction importante de sa consommation d’oxygène pendant une longue durée, est un atout pour le sportif. Cela renvoie au concept de seuil anaérobie, intensité au-delà de laquelle on observe une augmentation de la concentration musculaire en acide lactique, ainsi qu’une augmentation de la ventilation. Ce seuil est généralement situé entre 75 % de VO2max (pour les moins entraînés), et 90 % (pour les meilleurs). On comprend donc que le sportif d'endurance a tout intérêt à avoir une VO2max élevée et un seuil reculé.
Prenons l’exemple de deux vététistes crosseurs qui ont les mêmes qualités techniques, qui pèsent le même poids, et qui ont la même VO2max (65 ml/min/kg), mais dont le seuil n’est pas placé au même pourcentage du maximum (80% contre 70%). Il est très fortement probable que celui dont le seuil est le plus élevé sera le plus rapide.

Comment évaluer VO2max ?
Le seul moyen d’évaluer avec précision VO2max est la réalisation d’un test d’effort en laboratoire avec mesure des échanges respiratoires. Le sportif porte alors un masque sur le visage, masque qui est couplé à des appareils de mesures qui permettent de quantifier la quantité d’O2 absorbée au niveau pulmonaire.

Le protocole standard consiste à effectuer un effort continu de 15 à 20 minutes avec augmentation progressive de la résistance. Lorsque l’effort devient maximal, le sujet n’est plus capable de développer la puissance du palier correspondant. Il est alors au maximum de sa puissance, de sa fréquence cardiaque et de sa consommation d’oxygène.

Le tableau ci-dessous donne quelques repères sur la corrélation entre niveau sportif et VO2max moyen. Vous noterez que les femmes ont des valeurs inférieures aux hommes, ces différences sont d’ordre purement physiologique. Comparativement aux hommes, les femmes ont un volume cardiaque inférieur, une capacité d’extraction musculaire de l’oxygène légèrement inférieure, une masse musculaire réduite, et une masse grasse généralement plus élevée.

Comment améliorer VO2max ?
Bien qu’il ait des effets positifs sur le muscle (vascularisation, augmentation du nombre de mitochondries, augmentation des concentrations enzymatiques…), l’entraînement régulier à basse intensité ne permet pas d’améliorer VO2max de manière très importante.

L’entraînement à haute intensité (entre 90 et 100% de la fréquence cardiaque maximale) est quant lui beaucoup plus efficace. En effet, ce sont les efforts intermittents à une intensité proche de VO2max qui permettront les adaptations les plus importantes : cardiaques (augmentation du débit cardiaque maximal), pulmonaire (amélioration de la ventilation), et musculaire (accroissement de la capacité d’extraction de l’oxygène).

Les séances de travail intermittent de haute intensité sont particulièrement efficaces :

• Après un premier cycle de reprise, il est particulièrement conseillé de faire 1 à 2 séances par semaine de travail intermittent court. Ce type d’entraînement consiste à enchaîner des efforts courts et quasi-maximaux (15 à 45’’) avec des récupérations courtes identiques au temps de travail. La séance type comprend généralement 2 à 3 séries de 8 à 12 x (30’’ d’effort intense à 95% de FCmax / 30’’ de récupération active), les deux séries étant séparées de 5 à 10 minutes de récupération active. Ces séances peuvent être effectuées à VTT (ou sur la route) dans un long faux plat montant mais aussi en course à pied en faisant des allers-retours. L’intérêt de le faire à pied réside dans le fait que la FC monte plus facilement. De plus, cette discipline est très intéressante sur le plan musculaire pour les descendeurs et les trialistes (travail de type excentrique et pliométrique). 

• A l’approche des premières courses, il est conseillé de passer à un travail de type 7 à 9 x (1’ à 90-100% de FCmax / 4’ à 70% de FCmax) à raison de 1 à 2 fois par semaine. Ce type de séance, appelé protocole de Gimenez, permet de développer le niveau de performance de manière très efficace car il reproduit ce qui se passe en course. Il est particulièrement adapté au XC.

• A l’approche des objectifs, le fait de rallonger les temps d’effort permettra d’améliorer la tolérance à l’acidose musculaire tout en poursuivant le développement de VO2max. Il est alors suggéré de faire des efforts maximaux de 2 à 3 minutes avec une récupération double au temps de travail (1 à 2 séries de 3 x (2’30’’ d’effort / 5’ de récupération active), les deux séries étant séparées de 10 à 15 minutes de récupération active). Ce type d’entraînement est à réserver aux pilotes bien entraînés (pas en dessous de 17 ans).

Par ailleurs, il faut savoir que les efforts continus à haute intensité, permettent d’améliorer VO2max en jouant sur la composante lente. Les effets sont néanmoins moins spectaculaires que pour les exercices intermittents de haute intensité.

Pour terminer, il faut savoir que VO2max est grandement liée à l’hérédité, aussi, avec un entraînement bien conduit, on ne peut espérer améliorer sa consommation maximale d’oxygène de base que de 20-25%.