Dans le monde de l'endurance, l'optimisation de l'intensité de l'entraînement est primordiale pour progresser. Parmi les nombreux repères physiologiques, les seuils lactiques et ventilatoires occupent une place centrale. Cet article vise à définir le seuil aérobie lactate, à explorer les méthodes de mesure, et à discuter de sa pertinence pour l'entraînement en endurance. En s'appuyant sur des études de référence telles que Faude et al. (2009), Poole et al. (2021) et Vallier et al. (2000), nous examinerons les concepts clés et les applications pratiques pour les athlètes de tous niveaux.
Introduction aux Seuils Lactiques et Ventilatoires
Dès les premières études en physiologie de l'exercice, les chercheurs ont observé des phénomènes non linéaires lors d'une augmentation progressive de l'intensité de l'exercice. Deux observations majeures ont été faites : une accumulation d'ions lactate dans le sang et une augmentation exponentielle des concentrations de CO2 dans l'air expiré. Ces phénomènes ont conduit à la définition des seuils lactiques et ventilatoires, des points de rupture qui signalent des changements importants dans le métabolisme énergétique.
Métabolisme Énergétique et Utilisation des Substrats
Pour comprendre les seuils lactiques, il est essentiel de connaître le métabolisme énergétique pendant l'exercice. En endurance, l'organisme utilise principalement deux carburants : les glucides (glucose et glycogène) et les lipides (graisses). La glycolyse désigne le processus d'utilisation du glucose et du glycogène pour produire de l'énergie, tandis que la lipolyse est l'utilisation des lipides.
À mesure que l'intensité de l'exercice augmente, le métabolisme change progressivement de carburant préférentiel. À faible intensité, l'organisme utilise principalement les lipides. L'augmentation de l'intensité entraîne une utilisation croissante des glucides et une diminution des lipides. À intensité maximale aérobie, les glucides deviennent le principal carburant. La "zone de crossover" marque le point où l'utilisation des glucides et des lipides est à peu près égale (Purdom et al.).
La glycolyse, bien qu'efficace, produit un métabolite appelé acide lactique, qui se dissocie en lactate et en ions H+. Lorsque le glycogène musculaire et le glucose sanguin sont dégradés, du lactate est sécrété et en partie réutilisé pour produire de l'énergie. Au-delà d'une certaine intensité, la production de lactate dépasse la capacité de l'organisme à l'utiliser, ce qui entraîne une augmentation de la concentration de lactate dans le sang.
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Les Zones d'Intensité et les Seuils Lactiques
L'analyse de la cinétique du lactate sanguin pendant un effort aérobie révèle trois zones d'intensité distinctes :
- Zone 1 (Z1) : Aussi appelée "sous SL1" ou "sous le seuil aérobie", cette zone correspond à des intensités où la concentration de lactate sanguin est stable. Initialement, on pensait qu'il n'y avait pas de production de lactate, mais on sait maintenant que cette stabilité est due à un équilibre entre la production et l'utilisation du lactate.
- Zone 2 (Z2) : Aussi appelée "au-dessus de SL1", "sous SL2", "au-dessus du seuil aérobie" ou "sous le seuil anaérobie", cette zone se caractérise par une augmentation légère et linéaire de la lactatémie. Le taux de production de lactate dépasse graduellement son utilisation, et le métabolisme aérobie commence à être insuffisant.
- Zone 3 (Z3) : Aussi appelée "au-dessus du seuil anaérobie" ou "au-dessus de SL2", cette zone est marquée par une augmentation brutale et exponentielle de la concentration de lactate sanguin. Le taux de production de lactate dépasse largement son utilisation, et les processus anaérobies contribuent de manière significative à la production d'énergie.
Le seuil lactique 1 (SL1) représente le point de transition entre la zone 1 et la zone 2, tandis que le seuil lactique 2 (SL2) marque la transition entre la zone 2 et la zone 3.
Les Seuils Ventilatoires
Parallèlement à l'étude de la lactatémie, les physiologistes ont observé des changements dans la ventilation pendant un effort aérobie à intensité croissante. Le débit ventilatoire augmente avec l'intensité, mais de manière non linéaire.
- Premier seuil ventilatoire (SV1) : Il correspond à une première augmentation notable et linéaire du débit ventilatoire. Cette augmentation est liée à la production de CO2 due à la tamponnage des ions H+ produits par la glycolyse.
- Deuxième seuil ventilatoire (SV2) : Il est marqué par une augmentation exponentielle du débit ventilatoire. Cette augmentation est due à une contribution accrue de la glycolyse à la production d'énergie, ce qui entraîne une production plus importante d'ions H+ et de CO2.
Relation entre les Seuils Lactiques et Ventilatoires
Les études ont montré une forte corrélation entre les seuils lactiques et ventilatoires (Anderson et al., 2007 ; Gaskill et al., 2000). Bien que ces deux processus ne soient pas directement liés, ils coïncident souvent. Les valeurs de corrélation élevées (entre 0.82 et 0.98) suggèrent une forte cooccurrence des phénomènes.
Méthodes d'Estimation des Seuils Lactiques et Ventilatoires
Il existe plusieurs méthodes pour estimer les seuils lactiques et ventilatoires, allant des analyses en laboratoire aux tests de terrain.
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Analyse en Laboratoire
La méthode la plus précise consiste à réaliser un test en laboratoire où la lactatémie et le débit ventilatoire sont mesurés pendant un effort aérobie à intensité progressive. Les seuils sont ensuite déterminés visuellement en observant les courbes d'évolution du lactate sanguin et du débit ventilatoire. Pour une estimation robuste, l'analyse visuelle devrait être réalisée par plusieurs personnes.
Le SL1 est souvent proche d'une concentration de lactate sanguin de 2 mmol/L, tandis que le SL2 se situe généralement autour de 4 mmol/L. Pour les seuils ventilatoires, les expérimentateurs observent les cinétiques de VE/VO2 (débit ventilatoire/volume d'oxygène consommé) et de VE/VCO2 (débit ventilatoire/volume de dioxyde de carbone rejeté).
Des algorithmes ont également été proposés pour automatiser l'estimation des seuils, mais leur fiabilité reste limitée (Poole et al., 2021).
Tests de Terrain
Pour dépasser les contraintes des analyses en laboratoire, des méthodes d'estimation des seuils sur le terrain ont été développées, notamment le Talk Test.
Le Talk Test
Le Talk Test se base sur l'idée qu'en dessous du SV1, il est aisé de parler. L'intensité de l'exercice est évaluée en fonction de la capacité à parler :
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- Intensité basse : La personne peut formuler plusieurs phrases sans reprendre sa respiration de manière notable (stade positif).
- Intensité modérée : La personne peut parler par phrases saccadées, séparées par une respiration audible (stade équivoque).
- Intensité élevée : La personne est incapable de formuler une phrase (stade négatif).
Les études ont montré que le dépassement des seuils lactiques et ventilatoires 1 et 2 est concomitant avec l'apparition des premières difficultés pour enchaîner plusieurs phrases confortablement, puis avec l'incapacité totale à faire des phrases (Reed et Pipe, 2014 ; Bok et al., 2022).
Les Seuils Sont-Ils Vraiment des Seuils ?
Il est important de noter que les seuils lactiques et ventilatoires ne sont pas des "boutons on/off" (Rovai et al., 2022 ; Khoudir & Nehaoua, 2023). Les mécanismes à l'origine de ces ruptures dans l'évolution du lactate et de la ventilation ne sont pas encore entièrement compris (Poole et al., 2021). De plus, les évolutions entre le lactate sanguin et musculaire semblent différentes.
Les zones d'intensité définies par les seuils doivent également être prises avec précaution. La notion de "seuil" sous-entend qu'en dessous, certains phénomènes physiologiques ont lieu, et qu'au-dessus, des mécanismes différents prennent place. Cependant, les zones de transition entre les différentes zones d'intensité peuvent être floues.
Il est donc conseillé de ne jamais se fier à 100% à ces seuils, ni à leur puissance ou fréquence cardiaque associées, même si elles ont été mesurées en laboratoire.
Importance du Seuil Aérobie (SV1)
Le seuil aérobie (SV1), également appelé seuil ventilatoire 1, seuil lactate 1 (LT1) ou seuil de variabilité cardiaque 1 (SVFC1), est un repère essentiel pour les athlètes d'endurance. Il marque la limite entre un effort modéré (endurance fondamentale) et une intensité plus élevée.
En dessous du SV1, la production d'ATP est principalement assurée par la phosphorylation oxydative, ce qui limite l'accumulation de métabolites (Pi, ADP, H+). Les concentrations de lactate sanguin restent stables et proches du niveau de base. Pour certaines disciplines, comme l'Ironman, le SV1 correspond au rythme de course.
Un SV1 élevé est associé à une meilleure utilisation des lipides comme source d'énergie et à une plus grande proportion de fibres oxydatives de type I (Achten, J, and A E Jeukendrup., 2004). Bien que le SV1 n'affecte pas directement la performance, il contribue à réduire la fatigue.
Amélioration du Seuil Aérobie
Plusieurs stratégies peuvent être utilisées pour améliorer le SV1 :
- Augmentation du volume d'entraînement en endurance : Passer du temps en dessous du SV1, en zone d'endurance fondamentale, favorise l'amélioration du seuil aérobie.
- Régularité de l'entraînement : S'entraîner souvent est essentiel pour augmenter les capacités d'endurance et diminuer la contribution du système glycolytique.
- Entraînement sous le seuil 2 et/ou faible cadence avec un couple (force) élevé : Cette approche recrute davantage de fibres oxydatives à contraction rapide (type IIa), favorisant les adaptations positives d'efficacité et d'économie grâce à une biogenèse mitochondriale accrue.
Intégration des Seuils dans un Plan d'Entraînement
Les seuils lactiques et ventilatoires ne doivent pas être considérés comme des blocs indépendants, mais comme des outils qui s'intègrent dans une approche globale de l'entraînement. Un plan d'entraînement bien équilibré comprend une variété de séances, combinant :
- Sorties en endurance (sous le premier seuil) pour construire une base solide.
- Séances au seuil anaérobie pour améliorer l'allure de course et la résistance à l'effort.
- Travail au seuil critique pour optimiser le maintien d'une vitesse élevée sur une longue durée.
- Séances de vitesse et d'intensité maximale pour développer la puissance aérobie.
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