Tout cycliste ambitieux parle d’entraînements, de courses basées sur le pourcentage de PMA, mais rares sont ceux qui comprennent réellement ce qu'est la Puissance Maximale Aérobie et comment la calculer. Cet article vise à éclaircir ce concept, son utilité en cyclisme, et les méthodes pour la déterminer.
Qu'est-ce que la PMA?
La Puissance Maximale Aérobie (PMA) est la puissance atteinte lorsque la consommation d’oxygène (VO2 max) est à son maximum. Elle s'exprime en watts et est mesurée grâce à un capteur de puissance installé sur le vélo. La PMA varie généralement entre 250 watts pour un cycliste amateur peu entraîné et 600 watts pour un cycliste professionnel. Pour une comparaison plus précise, on utilise souvent le rapport watts par kilogramme (w/kg), car les watts développés diffèrent selon le poids du cycliste.
La PMA représente l'intensité maximale dans la filière aérobie. Au-delà de cette limite, la filière anaérobie lactique prend le relais. À 100% de la PMA, environ 85% de l’énergie provient de l’aérobie et 15% de l’anaérobie lactique, ce qui entraîne une production d’acide lactique. Un sportif entraîné peut maintenir 100% de sa PMA pendant 3 à 10 minutes, avec une moyenne de 5 à 7 minutes.
La connaissance de la PMA est cruciale pour s'entraîner à différentes intensités, de i1 à i7, que ce soit sur route ou sur home trainer.
Importance de la PMA en Cyclisme
La puissance est un indicateur clé pour évaluer et classer les cyclistes, qu'ils soient professionnels ou amateurs. Elle aide à caractériser leurs qualités et sert de référence pour progresser. La puissance représente l'effort fourni pour surmonter les résistances (pesanteur, résistance de l'air, frottements mécaniques) et avancer. Contrairement à la fréquence cardiaque, qui est une résultante de l'effort, la puissance est une mesure directe de l'effort.
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La puissance : Une mesure directe de l'effort
Lors d'un sprint violent, la puissance augmente et diminue rapidement, tandis que la fréquence cardiaque réagit avec une certaine inertie, ne reflétant pas l'intensité réelle instantanée. De nombreux facteurs, tels que la durée et l'intensité de l'effort, l'entraînement, la fatigue, l'altitude, la chaleur, un virus ou la déshydratation, peuvent influencer la fréquence cardiaque. La puissance, quant à elle, dépend de la gestion de l'effort, de la condition physique, de la force musculaire, des capacités cardiovasculaires et de la coordination. Ces mécanismes sont influencés par les qualités innées, l'entraînement et, parfois, le dopage. Il est également possible d'agir en réduisant les forces de résistance.
Le Watt : Unité de mesure de la puissance
Le watt est une unité de mesure internationale quantifiant la puissance, le flux énergétique et le flux thermique. Un watt équivaut au transfert d'une énergie d'un Joule pendant une seconde, soit le produit de la force exercée sur un objet par sa vitesse de déplacement. Produire un watt équivaut à soulever un objet de 98,6 g à une vitesse constante d'un mètre par seconde. Doubler la puissance signifie soulever le même objet en doublant la vitesse, ou soulever un objet deux fois plus lourd à la même vitesse.
En cyclisme, la puissance en watts est le produit de la force exercée sur les pédales par la vitesse de rotation des manivelles. Pour améliorer la puissance, on peut augmenter la force ou la cadence.
Puissance brute et rapport puissance/poids
Une puissance brute exprimée en watt doit être rapportée à une durée. Produire 400 watts est possible sur quelques secondes, mais beaucoup moins sur plusieurs minutes. Ce rapport entre la puissance et le temps détermine le niveau et les qualités du cycliste (explosivité, endurance, résistance).
La puissance brute ne suffit pas à mesurer la performance. Un cycliste grand et lourd peut fournir plus de puissance brute qu'un cycliste plus petit, grâce à la taille de ses muscles. Cependant, il doit porter son propre poids en montée. Dans ce cas, le rapport watts/poids permet de comparer les coureurs. Sur le plat, où la résistance de l'air est prédominante, le rapport watts/Scx (coefficient de pénétration dans l'air) est plus pertinent.
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L'optimisation du rapport puissance/poids est essentielle pour progresser. Pour améliorer les performances, il faut optimiser le moteur (le cycliste) et diminuer les forces de résistance.
Gains potentiels
Le gain potentiel dépend du point de départ. En quelques semaines d'un programme bien structuré, il est possible de gagner 10 à 12 % de watts au seuil anaérobie.
Il est également possible de diminuer les forces de résistance pour rouler plus vite avec la même énergie ou dépenser moins d'énergie à une vitesse donnée. Le poids est un ennemi en montée. Un gain d'1 kg permet d'économiser environ 4,5 watts dans une pente de 8 % à 15 km/h, soit un gain de 20 secondes pour 30 minutes de montée.
L'amélioration de la pénétration dans l'air offre des gains plus importants. 75 % de la résistance aérodynamique à 45 km/h provient du cycliste sur sa machine. En passant d'une position mains en haut du cintre à mains aux cocottes, on économise environ 20 watts. En position mains en bas, c'est presque 40 watts supplémentaires. En position "chrono" avec un vélo adéquat, c'est encore 70 à 80 watts de plus. Une tenue aérodynamique (combinaison et casque) permet de gagner une quinzaine de watts. Au final, on peut économiser près de 150 watts pour la même vitesse en optimisant sa position et son équipement.
Un cadre de route aéro permet d'économiser environ 25 watts par rapport à un cadre avec des tubes ronds. Des roues aérodynamiques offrent un gain d'environ 10 watts.
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Les frottements mécaniques représentent les dernières forces à vaincre. Remplacer de mauvais roulements par des roulements haut de gamme permet de gagner de 3 à 9 watts. Optimiser les pneumatiques (modèle et pression) permet de gagner de 5 à 15 watts. Une transmission propre et bien entretenue peut faire gagner jusqu'à 15 watts par rapport à une transmission sale et mal entretenue.
Au total, un cycliste développant 300 watts au seuil anaérobie peut espérer gagner entre 30 et 40 watts avec l'entraînement, autant en se dopant, seulement 4,5 watts en s'allégeant d'un kilo dans une pente à 8%, entre 10 et 25 watts en optimisant sa transmission et ses pneumatiques, et jusqu'à 150 watts de plus en passant d'une position de touriste à une position CLM sur le plat.
Comment Calculer sa PMA ?
Pour travailler efficacement en pourcentage de PMA, il est essentiel de la connaître avec précision. Voici quelques méthodes pour calculer sa PMA :
Test en Laboratoire
C’est la méthode la plus fiable, car elle inclut la connaissance de votre VO2 max. Vous pédalez sur un cycloergomètre avec des capteurs et un masque pour mesurer différents paramètres. Le protocole le plus courant consiste à augmenter la puissance par paliers de 20 watts chaque minute jusqu’à épuisement. La PMA correspond à la puissance atteinte lors du dernier palier complété. L'inconvénient est que vous n’êtes pas dans votre position habituelle et que vous n’avez pas votre propre matériel.
Test sur Home Trainer
Ce test nécessite un home trainer qui indique la puissance développée ou, idéalement, un capteur de puissance. Vous reproduisez le test en laboratoire : commencez à 100 watts et augmentez l’intensité de 30 watts toutes les 2 minutes, en maintenant une cadence de 70 à 80 tr/min. Continuez jusqu'à atteindre votre limite. La PMA est calculée en ajoutant un ratio de temps au dernier palier complété. Par exemple, si vous avez passé le palier à 310 watts et que vous avez fait 20 secondes après, la PMA est de : 310 + (20/120) x 30 = 315 watts. L'avantage de cette méthode est qu'elle peut être répétée deux fois par an pour suivre votre progression.
Utilisation de la PMA pour l'Entraînement
Entraînement Structuré avec la PMA
L'entraînement structuré, basé sur la PMA, est essentiel pour optimiser les performances cyclistes. Il permet de cibler des zones d'intensité spécifiques, améliorant ainsi différents aspects de la condition physique.
Les Zones d'Intensité ESIE
L'échelle d'ESIE (Estimation Subjective de l'Intensité de l'Exercice), développée par Frédéric Grappe, est un outil précieux pour structurer l'entraînement. Elle propose un référentiel commun pour les entraîneurs de cyclisme, basé sur les sensations ressenties par le cycliste. Les zones ESIE, numérotées de i1 à i7, correspondent à différents types d'efforts et peuvent être corrélées à des plages de puissance ou de fréquence cardiaque.
Description des Zones ESIE
- i1 (Intensité Légère) : Décontraction totale, aucune douleur musculaire, pédalage en accompagnement du mouvement.
- i2 (Intensité Moyenne) : Endurance fondamentale, maintien aisé de l'intensité, conversation facile.
- i3 (Intensité Soutenue) : Rythme tempo, augmentation de la douleur musculaire, ventilation stable et contrôlable, conversation pénible.
- i4 (Intensité Seuil) : Seuil, augmentation progressive de la douleur musculaire, ventilation contrôlable, conversation difficile.
- i5 (Intensité Sur Critique) : PMA, poursuite 4km, douleur musculaire rapide et insupportable, ventilation proche du maximum, conversation très difficile.
- i6 (Intensité Sous Maximale) : Lactique, sprint long, douleur musculaire maximale, fatigue nerveuse importante, souffrance extrême, hyperventilation maximale.
- i7 (Intensité Maximale) : Puissance explosive, sprint court, aucune douleur musculaire, fatigue nerveuse très importante, impression d'apnée.
Utilisation de la Fréquence Cardiaque et de la Puissance
Les cyclistes peuvent estimer leur effort grâce à leurs sensations, mais l'utilisation d'un capteur de puissance ou d'un cardiofréquencemètre permet de mieux cibler les efforts. Le capteur de puissance est l'outil le plus adapté pour quantifier l'intensité. L'enregistrement de la fréquence cardiaque est utile pour le suivi, en tenant compte de la latence et de la dérive cardiaque.
Correspondance entre Zones d'Intensité, Fréquence Cardiaque et Puissance
| Zone d'Intensité | Fréquence Cardiaque | Puissance |
|---|---|---|
| i1 | < 75% FCMax | < 50% PMA |
| i2 | 75 à 85% FCMax | 50 à 60% PMA |
| i3 | 85 à 92% FCMax | 60 à 70% PMA |
| i4 | 92 à 96% FCMax | 75 à 80% PMA |
| i5 | 96 à 100% FCMax | 100% PMA |
| i6 | Non Significatif | 150% PMA |
| i7 | Non Significatif | 250% PMA |
Adaptation des Zones d'Intensité sur Home Trainer
Les valeurs de fréquence cardiaque et de puissance des zones d'intensité sur home trainer peuvent différer par rapport au terrain. Il est important d'estimer cette différence ou de réaliser un test pyramidal pour mesurer les valeurs sur home trainer. Les conditions d'utilisation du home trainer (température, aération) ont un impact significatif sur la fréquence cardiaque.
Entraînement sur Home Trainer
Le home trainer est une alternative pratique pour s'entraîner lorsque les conditions extérieures sont défavorables. Cependant, il est crucial de respecter certaines règles pour optimiser l'entraînement et éviter les blessures.
Préparation et Réglages
- Choix du Home Trainer : Il existe différents modèles (rouleaux, élastomère, entraînement direct, connecté). Le choix dépend de critères tels que la résistance, le bruit, la praticité et le prix.
- Vérification du Matériel : Vérifier l'usure des cales, l'état de la chaîne et de la transmission, le réglage de la transmission, le serrage des roues et du système d'attache du home trainer.
- Réglages du Vélo : Ajuster les réglages du vélo pour éviter les blessures musculaires de posture.
- Séances de Remise en Route : Faire de courtes séances pour s'habituer au home trainer, surtout sur les modèles à rouleaux.
Environnement d'Entraînement
- Pièce Tempérée et Aérée : Utiliser une pièce tempérée et correctement aérée, en ouvrant les fenêtres même par temps froid.
- Ventilation : Utiliser un ventilateur pour aider à la thermorégulation et éviter une augmentation de la fréquence cardiaque.
- Hygrométrie : Maintenir une hygrométrie relative peu élevée (< 65 %).
- Protection : Utiliser un tapis pour retenir la sueur et une serviette pour protéger le cadre du vélo.
Hydratation
La transpiration est abondante lors des séances de home trainer. Il est donc essentiel de s'hydrater avant, pendant et après l'effort. Une mauvaise hydratation peut entraîner une baisse de performance. Pour les séances intensives ou de plus d'une heure, utiliser une boisson énergétique pour compenser les pertes minérales et assurer un apport énergétique suffisant.
Échauffement
L'échauffement est primordial avant de monter sur le home trainer. Il se compose de deux phases :
- Échauffement Général (5 à 10 minutes) : Mise en route progressive du système cardiovasculaire et préparation mentale.
- Échauffement Spécifique (5 à 10 minutes) : Préparation spécifique à la séance, en adaptant l'intensité à celle des exercices à venir.
Exemple de Billet d’Actualisation sur l’Entrainement Cycliste
La progression en cyclisme est un mélange de sollicitations à l’entraînement, de phases de récupération et d’apports nutritionnels.
Progrès = 40 % entraînement spécifique + 30 % récup (séance facile ou OFF) / sommeil + 30 % alimentation (+/- 10 % sur la répartition).
Entraînement et Zones d'Intensité
Il est crucial de définir et de respecter ses zones d'entraînement. Après plusieurs essais avec les lactates, il peut être préférable d'utiliser le zonage Coggan si la FTP 60 min est bien calculée (entraînement entre 55 et 75 % de celle-ci).
Alternatives aux Tests Lactates
Sans faire de test, prendre un effort à fond de 25 à 30 min de la saison précédente, mesurer la valeur moyenne de la FC atteinte sur les 20 dernières minutes (concept J.Frield LTHR). Prendre 80 % de celle-ci, et vous aurez votre FC cible pour commencer le cycle de foncier.
Travail de Force Neuro Musculaire
Ajouter du travail de force neuro musculaire en complément du foncier. La force est celle où on écrase tout sur quelques secondes sur un énorme braquet.
Échauffement et Retour au Calme
Un bon échauffement (15 min) passe progressivement de Z1/I1 vers du Z2/I2. Pour une séance intense, monter progressivement en intensité (8 min de Z2 à Z3/Z4) et inclure 2 à 3 sprints courts de 5 s pour le réveil neuromusculaire.
Capacité vs Intensité
Tout ce qui est donné en consigne doit permettre au coureur de finir sa séance avec un ressenti de fatigue bien présent mais pas éreinté. À la fin de la séance, on doit sentir qu’on a la capacité de faire une série de plus.
Gestion de la VO2 Max
Pour développer la VO2 max, augmenter progressivement la quantité de travail (ex : passer de 3 séries de 8x 30/30 à 4 séries de 7 x 30/30 puis 4 x 8 x 30/30 etc jusqu'à 5 x 8×30/30).
Gestion de la Charge
Respecter le principe de la progressivité Z2 vers Z5. Les montées de charge trop rapides ne sont jamais bonnes, la patience doit rester le maître mot.
Apport en Glucides et Protéines
Inclure 80 à 100 g de glucides par heure sur les sorties longues et intenses.
Calendrier
Inclure plus de volume et de travail autour de Z2 demandera certainement de revoir l'approche du calendrier (moins de courses en début de saison, rappels réguliers de volume Z2, etc.).
Pédales Assioma Favero
Les pédales Assioma Favero sont une option intéressante pour mesurer la puissance. Elles sont légères (300g la paire), conservent une largeur identique aux pédales classiques (96mm), et permettent un réglage de la tension via une vis (clé allen 3mm). Elles incluent une batterie rechargeable avec une autonomie d’environ 50 heures. La communication des données se fait via les protocoles standard ANT+ et Bluetooth.
Efficacité du Couple et Uniformité du Pédalage
L'efficacité de couple mesure la puissance positive (P+) et la puissance négative (P-) appliquée à la manivelle. Une efficacité de couple de 100% se produit quand aucune puissance négative n'a été accumulée pendant un coup de pédale. L'uniformité du pédalage (Pedal Smoothness / PS) indique, en pourcentage, à quel point la puissance est uniformément répartie sur une révolution complète.
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