Dans le domaine de l'entraînement sportif, particulièrement en cyclisme, la Puissance Maximale Aérobie (PMA) est un indicateur clé de la performance. Cet article explore en détail la définition de la PMA, les méthodes pour la tester et les stratégies pour l'améliorer, offrant ainsi un guide complet pour les athlètes et les entraîneurs.
Qu'est-ce que la PMA ?
La Puissance Maximale Aérobie (PMA) représente la puissance qu'un cycliste peut atteindre à VO2 max, c'est-à-dire lorsqu'il atteint sa consommation maximale d'oxygène. C'est un effort de haute intensité qu'un cycliste entraîné peut maintenir pendant une durée limitée, généralement entre 4 et 7 minutes. La PMA est un facteur déterminant de la performance dans les efforts de durée comprise entre 3 et 10 minutes. Elle contribue également à une meilleure récupération lors d'efforts intermittents, à une diminution des erreurs techniques et tactiques et à une meilleure tolérance à la fatigue mentale.
Amandine Le Cornec, spécialiste de l'entraînement, définit la PMA comme la puissance atteinte à la consommation maximale d'oxygène (VO2max), qui est la quantité maximale d'oxygène qu'un organisme peut utiliser par unité de temps lors d'un exercice musculaire intense d'une durée égale ou supérieure à trois minutes.
La PMA est souvent associée à la Vitesse Maximale Aérobie (VMA). La PMA est exprimée en Watts, tandis que la VMA est exprimée en Km/h.
La puissance aérobie est utile pour :
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- Permettre un haut niveau d'intensité lors d'efforts compris entre 3 et 10 minutes.
- Permettre une meilleure récupération lors d'efforts intermittents.
- Diminuer les fautes techniques et tactiques (lucidité).
- Mieux tolérer la fatigue mentale.
Tests pour Déterminer la PMA
Pour déterminer votre PMA, plusieurs tests et protocoles existent. Un élément indispensable pour réaliser un test PMA est d'être équipé d'un capteur de puissance. Que ce soit un capteur sur votre vélo (pédales, pédalier, moyeu, manivelles…) ou celui intégré à votre home trainer, il est important de le calibrer avant l'effort.
Si vous ne disposez pas de capteur de puissance et que vous souhaitez déterminer votre VO2max et l'évolution de votre taux de lactates, un test à l'effort en laboratoire est envisageable. Ce type de test est réalisable dans les centres médico-sportifs.
Test PMA Linéaire
Le test PMA linéaire est le plus classique et peut être réalisé sur route ou sur home trainer. Après un échauffement suffisant, vous réaliserez un effort maximal de 5 minutes avec pour objectif d'obtenir la puissance moyenne la plus élevée possible (CP5). En tant qu'entraîneur, c'est le protocole de test que je recommande.
Lors de ce type de test (comme pour le test FTP), il est crucial de ne pas partir trop vite pour éviter de s'épuiser lors des dernières minutes. L'objectif est de lisser l'effort au maximum et d'avoir une courbe de puissance sans trop de variation.
Si vous réalisez le test en extérieur, il est préférable de trouver une bosse d'environ 5 minutes (minimum) avec un pourcentage régulier, dans laquelle vous pourrez pédaler à une cadence optimale selon vos préférences.
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Test PMA par Paliers (Ramp Test)
Pour réaliser votre test PMA sur home trainer, vous pouvez utiliser le protocole linéaire classique ou opter pour le test par paliers (ou ramp test en anglais). L'avantage principal à effectuer votre test sur home trainer est la reproductibilité des conditions de test.
Lors du test par paliers, vous commencez avec une puissance cible de 100w, puis toutes les 2 minutes, l'intensité et la résistance augmentent de 30w, jusqu'à ce que vous ne puissiez plus tenir la puissance cible. Les premiers paliers servent d'échauffement progressif.
La valeur de votre PMA correspond au dernier palier validé entièrement, auquel on ajoute un pourcentage du dernier palier que vous n'avez pas complété. Par exemple, si vous avez validé le palier des 370w et tenu 1 minute le palier des 400w avant de terminer le test, votre PMA sera calculée en conséquence.
Autres Tests de Terrain
Il existe d'autres tests de terrain généraux ou spécifiques à des disciplines sportives qui permettent de déterminer la PMA sous la forme Vitesse Maximale Aérobie : Cooper, Vameval, Gacon, Yoyo test, navettes de léger, PMA linéaire (vélo), etc. Le résultat de ces tests permet de connaître le niveau de performance aérobie et de matérialiser les intensités des efforts d'entraînement.
Parmi les tests de terrain, on retrouve :
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- Le test rectangulaire discontinu : le Test de l’Université de Bordeaux 2 (TUB2) (1990), une course progressive par paliers de 3 minutes entrecoupés d’1 minute de récupération passive.
- Test de Léger et Boucher (1980) : paliers de deux minutes à augmentation d’1 km/h à chaque palier.
- Test Vam-éval de Cazorla et Léger (1993) : course progressive autour d’une piste où les bornes repères ont été placées tous les 20 m.
- Test navette aérobie de Léger et coll (1982) : course en navette de 20 m à paliers de 1 min à augmentation de 1 à 2 km/h à chaque palier.
- Test derrière cycliste de Brue (1985) : Course progressive par paliers de 30s avec une augmentation de 1 à 2 km/h par palier.
Évaluation en Laboratoire
L’évaluation en laboratoire de la VO2max sur ergomètre ou sur tapis roulant est également une option. Ce type de test a l’avantage d’être très précis et de vous apporter des mesures supplémentaires, celles des lactates, des seuils, de la fréquence cardiaque, de la VMA ou de la PMA. De plus, vous êtes accompagné par un médecin.
Formule de Hawley
La Puissance Maximale Aérobie peut être également déterminée sur des tests en vélo, à partir de la formule de Hawley : PMA = ((VO2 max X poids/1000)-0.435)/0.01141 si VO2 max en millilitre/minute/kilogramme (ml/mn/kg).
Suivi de la Progression
Pour suivre votre progression, vous pouvez tester votre PMA en réalisant un test régulièrement (tous les 2-3 mois par exemple). Il est intéressant de lier cette valeur avec votre poids corporel relevé au matin du test. On obtient alors sa PMA exprimée sous la forme d'un rapport puissance/poids en w/kg.
Utilisation de la PMA pour Déterminer les Zones d'Entraînement
Maintenant que vous avez déterminé et mesuré votre PMA actuelle, vous pouvez vous en servir pour déterminer vos zones d'entraînement, vos zones de puissance. Si l'on utilise l'échelle ESIE, les 7 zones d'entraînement sont exprimées en pourcentage de votre PMA.
Comment Développer la PMA ?
Pour développer la PMA, il est nécessaire de réaliser des efforts à des intensités proches, égales ou supérieures à celle la sollicitant. Voici quelques méthodes :
- Méthode 1 : Efforts continus à une intensité légèrement inférieure à la PMA ponctués de courtes accélérations (en fartlek si course à pied par exemple).
- Méthode 2 : Efforts à intensité PMA entrecoupés de récupérations égales ou inférieures au temps d'effort. Les fractions peuvent être courtes (45 secondes à 2 minutes) ou longues (3 à 7 minutes) et sont répétées pour durer 6 à 10 minutes. Réaliser 2 à 3 séries avec une récupération égale à la moitié du temps de la série.
- Méthode 3 : Travail d'alternances très courtes de 10 à 30 secondes à 100-120% de la PMA et 10 à 30 secondes passives ou à 50% PMA; à répéter sur 12 minutes environ et pour 1 à 3 séries entrecoupées de pauses de 6 minutes.
S'entraîner avec les trois protocoles permet d'augmenter la puissance aérobie, de tenir à PMA le plus longtemps possible et d'améliorer la tolérance à l'effort.
Exemples de Séances d'Entraînement PMA
Séance 1 - PMA courte (105-110% PMA)
- Objectif : Développer la puissance aérobie
- Échauffement
- 2 à 3 séries de 8 x (30 secondes à 105-110% VMA suivi de récupération 30 secondes peu active)
- Récupération peu active de 3 minutes entre les blocs
- Retour au calme 5-10 minutes
Séance 2 - PMA moyenne (100% PMA)
- Objectif : Tenir la PMA plus longtemps
- Échauffement
- 6 x (400 m à 100% PMA suivi de récupération peu active de 2 minutes entre chaque répétition)
- Retour au calme 5 à 10 minutes
Séance 3 - Seuil (90% PMA)
- Objectif : Améliorer la tolérance à l’effort prolongé
- Échauffement
- 2 séries de 6 minutes à 90% PMA
- Récupération peu active de 3 minutes entre les deux séries
- Retour au calme 5 à 10 minutes
Les Filières Énergétiques et la PMA
Réaliser un effort physique demande à notre organisme la production d’énergie, au niveau sportif, il existe 3 grandes voix de production que sont l’aérobie, l’anaérobie lactique et l’anaérobie alactique. Le métabolisme énergétique est l’ensemble des réactions chimiques au niveau des cellules de l’organisme permettant la production de l’énergie. L’ATP ou Adénosine Tri-Phosphate est la molécule énergétique de base du vivant, carburant unique de la contraction musculaire. C’est sa production qui permet par la suite qu’il y est contraction du muscle, et donc le mouvement du sportif dans son environnement.
La Filière Anaérobie Alactique
Elle utilise le pool des phosphagènes (ATP, phosphocréatine PCr) comme substrat. Comme son nom l’indique, l’oxygène n’intervient pas dans les réactions (anaérobie) et il n’y a pas de production d’acide lactique (alactique). De faible capacité mais avec une forte puissance, les réserves en phosphagènes sont essentiellement musculaires et minimes (avec environ quatre fois plus de PCr que d’ATP) au niveau des fibres rapides (Iia notamment.). Elle est efficiente dès le début de l’exercice et pour des intensités maximales. Limitée par la quantité disponible par le pool de phosphagènes, sa durée de couverture de puissance est très faible, quelques secondes (jusqu’à une trentaine de secondes), intéressante pour les sports explosifs, courts et intenses, nécessitant puissance, force et vitesse comme le sprint, les lancers ou les sauts. La récupération nécessite quelques minutes.
La Filière Anaérobie Lactique
Elle utilise comme substrat énergétique le glucose issu du glycogène musculaire via la glycolyse anaérobie au niveau des fibres rapides (Iia et b). Il n’y a toujours pas de présence d’oxygène, son débit, plus bas, mais sa capacité plus grande que la voie AA permet une durée de couverture un peu plus importante (quelques dizaines de secondes à quelques minutes) pour des exercices toujours maximaux. Les facteurs limitants sont l’augmentation de la lactatémie associée à la diminution du pH, modulant les activités enzymatiques néfaste à une contraction musculaire optimale. La récupération globale demande un minimum d’une heure. Afin de développer cette filière, les exercices sont fractionnés, avec répétitions d’exercices de 20 secondes à 1 minute 30, 2 minutes, alternés avec des récupérations passives de durée supérieure au temps de travail effectif.
La Filière Aérobie
Cette filière se réalise exclusivement en présence d’oxygène et à partir de deux substrats : le glucose (muscles, foie et néoglucogénèse hépatique à partir d’acides aminés) et les acides gras (muscles et tissu adipeux ++) utilisés par les fibres musculaires lentes (I) et intermédiaires (Iia). Les réserves sont assez importantes. Par phénomènes d’oxydation, cette voie produit essentiellement de l’eau et du dioxyde de carbone associé à une production de chaleur. C’est la voie royale pour les sports d’endurance, de fond comme les marathons, triathlons, ultra, cyclisme. Cette filière assure la totalité de l’apport d’énergie sur ces épreuves d’une grande capacité mais avec un débit plus faible que les deux voies précédentes. La récupération est allongée, allant de quelques heures à plusieurs jours selon la charge d’entraînement ou de compétition supportée par l’athlète.
La Puissance Maximale Aérobie (PMA) représente le débit maximal d’oxygène (VO2 max) limité par les capacités de l’organisme à prélever, transporter et distribuer l’oxygène nécessaire à la réalisation de l’exercice. Pour un athlète de 75kgs, on estime les réserves en triglycérides au niveau des adipocytes (cellules graisseuses) entre 10 et 15kgs, au niveau musculaire, 300g, les réserves en glycogène musculaire et hépatique respectivement aux environs de 500-600g et 100-150g.
À titre d’exemple, pour une activité sportive comme l’athlétisme, la fourniture d’ATP anaérobie est majoritaire jusqu’à des courses d’une distance de 800m. Pour des épreuves intermédiaires en résistance de quinze-vingt minutes au plus, on axe le travail sur la PMA (Puissance Maximale Aérobie).
Toutes ces voies biochimiques, intervenant à des degrés différents selon les caractéristiques de l’entraînement ou de l’épreuve (intensité, durée,…) sont sujettes à déplétion en amont et donc réplétion en aval.
Importance de la Personnalisation de l'Entraînement
Gardez toujours à l’esprit que chaque sportif est unique et que les caractéristiques individuelles de chacun font que l’environnement (diététique, psychologique, technique, tactique,…) ne sera jamais identique et donc « ce qui s’applique pour une personne ne s’applique pas forcément pour le partenaire d’entraînement ». Il n’y a pas de modèle standard pour tout le monde!
L'Entraînement Aérobie : Concepts et Méthodes
Du fait de la nécessité de la présence de l’oxygène dans le corps humain pour son bon fonctionnement, l’amélioration de sa condition physique est fortement liée à son potentiel aérobie. Quels que soient les types d’efforts à réaliser dans la discipline pratiquée, le métabolisme aérobie interviendra soit comme facteur prépondérant à la performance sportive, soit comme support utile pour la récupération. Cette filière permet de créer de l’énergie (ATP) en utilisant de l’oxygène.
Fonctionnement de la Filière Aérobie
Plus précisément, elle produit 39 ATP en dégradant le glycogène musculaire (réserves de sucre) et le glucose sanguin via la glycolyse, ainsi que les triglycérides (acides gras stockés dans le tissu adipeux) via la lipolyse. Leurs oxydations fournissent encore plus d’énergie que celles du glucose mais consomment en revanche plus d’oxygène.
L’intérêt majeur de l’utilisation des lipides plutôt que des glucides dans la filière aérobie, est qu’une molécule de lipide va permettre de resynthétiser beaucoup plus d’ATP qu’une molécule de glucose ou de glycogène. Au lieu des 39 ATP resynthétisée à partir du glucose/glycogène, ce sont jusqu’à 460 ATP qui seront produits à partir d’une molécule de lipide ! Mais il faut une condition particulière pour que la filière aérobie puise dans les lipides plutôt que dans les glucides : il faut que l’intensité de l’exercice soit faible.
Le produit final de ce catabolisme est l’eau (H2O) et le gaz carbonique (CO2). Par conséquent, cette voie énergétique ne produit aucun « déchet ». Ces deux chaînes de réactions étant plus longues que celles des filières précédentes, leur délai pour fournir l’énergie est plus long d’où une puissance plus faible. Grande capacité et faible puissance : la filière aérobie est la filière de l’endurance !
Glossaire de l'Aérobie
- Consommation Maximale d’Oxygène (VO2max) : La quantité maximale d’oxygène qu’un athlète peut prélever au niveau pulmonaire, transporter au niveau cardio-vasculaire et consommer au niveau musculaire.
- Puissance Maximale Aérobie (PMA) : Une puissance de travail constatée au moment où le VO2max est atteint. Exprimée en Watts, la PMA ne peut être maintenue que pendant 7 à 8 minutes.
- Vitesse Maximale Aérobie (VMA) : La PMA utilement exprimée en vitesse (m/s ou km/h).
- Endurance Maximale Aérobie (EMA) : La capacité de pouvoir maintenir longtemps un effort proche de la PMA.
- Fréquence Cardiaque Maximale (FCmax) : Sert d’indicateur d’intensité pendant l’effort lorsque la discipline ne peut pas être « paramétrée » par un pourcentage de la VMA.
Objectifs du Développement de l'Aérobie
- Amélioration du VO2max, du transport d’oxygène, du système cardiovasculaire et ventilatoire.
- Meilleure désaturation du sang en O2.
- Amélioration de la vitesse d’élimination du lactate.
- Meilleure facilité de retour à la normale de la fréquence cardiaque suite à un effort intense.
- Risques d’accidents cardio-vasculaire grandement réduits.
- Amélioration de la santé cognitive et cérébrale.
- Amélioration des activités enzymatiques et notamment dans les fibres lentes.
- Amélioration de la fonction inotrope.
- Diminution de la production de radicaux oxydants.
- Amélioration du profil lipidique.
Méthodes d'Entraînement Aérobie
- Méthode Intermittente (« Interval Training ») : Cette méthode, popularisée par Franz Stampfl et Gerschler, consiste en des alternances de course à intensité élevée et de course lente. Elle permet de réaliser des distances importantes à des vitesses supérieures à celles de la compétition. L’entraînement intermittent se distingue par des temps de récupération courts, où la fréquence cardiaque ne redescend pas de plus de 10 à 15 battements.
- Méthode Continue : Cette méthode vise le développement de la capacité aérobie, avec l’oxydation des glucides et des lipides comme principale source d’énergie. Elle peut être extensive (endurance fondamentale à faible intensité) ou intensive (endurance moyenne et élevée avec un pourcentage de la PMA assez élevé).
Intensité de l'Effort
L’intensité de l’effort est déterminée par la méthode utilisée. Pour la méthode continue, on distingue :
- Extensif : Intensité faible, axée sur l’endurance fondamentale et le métabolisme des graisses.
- Intensif : Intensité plus élevée, axée sur l’endurance moyenne et élevée.
Récupération Active ou Passive
Si les séquences de travail sont inférieures à 3 minutes, les intervalles de repos devront être de courte durée pour ne pas permettre aux mécanismes oxydatifs de revenir à leurs niveaux de repos. Si le repos est trop long entre chaque répétition d’effort, l’organisme repasse par les phases anaérobies, donc si la durée du repos excède 3 minutes, le système aérobie est moins sollicité.
Entraînement Polarisé : Une Approche Moderne
L’entraînement polarisé en sport d’endurance consiste à s’entraîner à des intensités basses et des intensités élevées, sans jamais être en intensité moyenne. Le temps total d’entraînement est réparti selon 80% à basse intensité et 20% à haute intensité.
Définition des Intensités
Jean-Baptiste Wiroth (JBW), un pionnier du coaching sportif à distance, explique que la détermination des intensités d’entraînement dépend des seuils ventilatoires 1 (SV1) et 2 (SV2).
- Basse intensité : Efforts inférieurs à SV1.
- Moyenne intensité : Efforts compris entre SV1 et SV2.
- Haute intensité : Efforts supérieurs à SV2.
Pour déterminer ces seuils, il est recommandé de faire un test d’effort.
Méthodes pour Évaluer l’Intensité de l’Exercice
- Les sensations : L’aisance respiratoire indique une intensité basse, une fréquence ventilatoire accélérée indique une intensité moyenne, et l’hyperventilation indique une intensité haute.
- La fréquence cardiaque : En dessous de 75% de FC max, on est en basse intensité. Entre 75 et 90%, on est en intensité moyenne. Au-dessus de 90%, on est en intensité haute.
- La puissance développée (vélo) ou la vitesse (natation + course à pied) : Nécessite des étalonnages fréquents.
Entraînement Polarisé : Toujours d'Actualité ?
La méthode polarisée reste efficace chez une majorité d’athlètes. Une controverse scientifique subsiste sur son avantage par rapport à la méthode pyramidale. À haut niveau, de nombreux sportifs ont une répartition soit polarisée, soit pyramidale sur le plan annuel.
Adaptation aux Sportifs Amateurs
La répartition de la charge d’entraînement n’est pas la même entre sport de haut-niveau et sport amateur. Les sportifs de HN et professionnels qui s’entraînent 25 à 30h par semaine adoptent souvent une approche polarisée en début de préparation, puis basculent vers une répartition pyramidale en périodes pré-compétitive et compétitive.
Chez les amateurs qui font moins de 10h par semaine en moyenne, il est recommandé de rester sur une approche polarisée tout au long de la saison pour minimiser les risques de surmenage, de blessures et de stagnation.
Alternatives à l’Entraînement Polarisé
La principale alternative est l’entraînement pyramidal où la répartition annuelle des intensités est grosso modo la suivante : 70% de travail en endurance, 20% d’entraînement à allure course, 10% de travail à haute intensité.
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