Comment mesurer et gérer sa fréquence cardiaque _ Le cardiofréquencemètre

Comment utiliser le cardiofréquencemètre.

L’objectif de cet écrit est de définir les modalités pratiques d’utilisation du cardiofréquencemètre (CFM) et donc de surveiller précisément l’intensité de l’activité physique :

• chez le cyclotouriste chevronné (sportif d’endurance), qui a de bonnes capacités physiques, acquises au cours de longues années de pratique régulière. Le but est de maintenir la forme pour continuer à couvrir les longues distances dans le confort et la sécurité cardio-vasculaire,
• chez les cyclos dits “sportifs”, bien que ce terme soit impropre, afin d’améliorer les performances sur les cyclo-sportives et les finir sur le vélo (et pas dans l’ambulance..) si possible dans les bonnes places,
•  chez les « nouveaux », quel que soit leur âge, qui veulent essayer la bicyclette, pour se remettre à faire une activité ou pour se mesurer aux belles cyclo-montagnardes. Ceux-là ont besoin de connaitre leur “cylindrée” et acquérir les qualités des bons routards, capables de passer partout sans se faire mal. Ce serait dommage de se dégoutter et de jeter l’engin dans le fossé alors q’un sédentaire peut améliorer ses capacités de 15 à 25 % avec un entrainement bien réalisé et progressif sur 6 à 12 mois…

Cet article débouche logiquement sur des recommandations sur la « charge d’entraînement efficace».

Alors que, bien souvent encore, le cardiofréquencemètre est sous ou mal utilisé, voire carrément abandonné au bout d’un certain temps de pratique décevante, il est pourtant un partenaire efficace sous réserve d’être simple d’emploi et bien exploité.

Pour cela, il faut passer par l’indispensable et incontournable étape préliminaire de la mise en place des fameuses “zones cibles” (intervalles de fréquence cardiaque à respecter pour obtenir un entrainement efficace ) qui sont propres à chaque individu.

Essayons de reprendre simplement les bonnes règles d’utilisation de cet indispensable outil d’entrainement.

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Quelques explications : 

Le cœur est un muscle creux qui se contracte au repos autour de 70 fois / minutes. Cela s’appelle la “fréquence cardiaque”. Il agit comme une pompe musculaire qui éjecte le sang dans la circulation artérielle. Ces tuyaux (les artères), apportent ce précieux liquide nourricier chargé d’oxygène (extrait de l’air que vous respirez), aux tissus vivants de votre organisme. (cerveau, organes divers, muscles…)

En savoir plus…  et plus 

Plus vous pédalez et plus vos besoins musculaires en oxygène sont importants et plus la pompe doit envoyer du sang,

• en augmentant son volume d’éjection à chaque contraction,
• en augmentant la force des contractions,
• et bien sûr, aussi, la fréquence des dites contractions.

Cependant,  l’intensité de l’effort a une limite : A un moment donné, votre organisme ne peut extraire (à partir de l’air que vous respirez) assez d’oxygène pour permettre l’augmentation de l’activité physique. Le système est au maximum de ses capacités, vous avez atteints votre VO2max (ou le pic de Vo2 : consommation maximale d’oxygène par minute de l’organisme)

Vous êtes aussi arrivé à votre “fréquence cardiaque maximale” (Fcmax) , votre cœur ne peut plus accélérer…

La pompe cardiaque est alors à son maximum de travail. Il existe donc une relation assez bonne entre la fréquence cardiaque et ce débit de prélèvement d’oxygène.

VO2 Max = FCmax x  VES x (Ca O2 – Cv O2)

FC : Fréquence cardiaque ; VES : volume d’éjection systolique ; Ca O2 et Cv O2 : contenu artériel et contenu veineux en oxygène.

La mesure de la VO2 Max est difficilement réalisable en pratique. L’analyse des gaz expirés se fait en salle d’exploration fonctionnelle cardio-respiratoire au cours d’une épreuve d’effort.

Elle s’exprime en millilitres d’oxygène par minute et par kilo de poids corporel.(ex : 45 ml / mn / kg à 30 ans est un bon chiffre)

On évalue donc la puissance maxima développée au cours d’un effort d’après la fréquence cardiaque maxima obtenue au cours de cet effort : Le nombre de pulsations cardiaque par minute.

Par exemple : 196 / mn à 30 ans est un bon chiffre, c’est 100% de la VO2Max. (45 ml / mn / kg)

A l’entraînement, une fréquence à 156 correspondra à 80% de VO2 Max. (196 x 80 % = 156)

Notion de vitesse maximale aérobie (VMA)

En cyclisme, cette VO2 max peut être associée à une vitesse de course appelée la vitesse maximale aérobie (VMA). La VMA est donc la vitesse de course à laquelle le cycliste atteint sa consommation maximale d’O2.

Par l’entraînement, la VO2 max du sédentaire peut être améliorée de 15% à 25 %.

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Pour mieux comprendre tout cela, allons sur le terrain :

Nous prenons, pour exemple, une montée rapide d’une route de 3 Km à vélo. Voir plus loin pour les détails de l’épreuve.

Pour cet exercice, chaque cycliste utilise une valeur de fréquence cardiaque différente pour arriver le premier en haut de la côte..

Ce chiffre, la fréquence cardiaque maximale (Fcmax) à l’arrivée, varie d’un sujet à l’autre en fonction de son âge, de son poids, de sa commande nerveuse centrale (cerveau), de sa “cylindrée cardiaque” (fraction d’éjection systolique : quantité de sang que le muscle cardiaque éjecte à chaque contraction) , de la composition de ses muscles…,

et sur le terrain, suivant les conditions ambiantes (température, hygrométrie…), du moment de la journée, de la distance et de la composition du dernier repas (digestion) , de l’état de stress ou de fatigue, mais aussi de son habileté dans l’utilisation du vélo…

La fréquence cardiaque maximale que chaque individu peut atteindre, au sommet de cette montée d’une route de 3 Km à vélo, reste purement individuelle, elle s’appelle la fréquence cardiaque maximale “réelle”. (Et non théorique, car “effective” au sommet de la montée que vous grimpez)

Vous avez lu que la fréquence cardiaque “théorique” peut être calculée selon la formule d’un physiologiste suédois célèbre (Astrand) : 220 – âge, soit par exemple pour 50 ans  : 220 – 50 (ans) = 170 battements / minutes.

Mais à l’échelle personnelle, on peut avoir des résultats très différents.

Certains cyclos quadragénaires atteignent encore les 200 pulsations alors que des “jeunes”  n’y arrivent pas.

En pratique, chez les “vieux cyclos”  habitués à une pratique d’endurance régulière, il est très fréquent de retrouver une fréquence cardiaque maximale “réelle” nettement supérieure à ces valeurs théoriques pour l’âge. ( Plus de 10 voire 20 battements / minute au dessus des chiffres théoriques, soit pour 65 ans, il faut utiliser la formule modifiée:  230 voire 240 – l’âge)

Les femmes possèdent également des cœurs légèrement plus rapides que les hommes.

Pour elles, il faudrait appliquer l’équation : Fcmax = 226 – l’âge.

Pour toutes ces raisons, on ne peut donc pas prendre l’équation d’Astrand en référence pour connaitre sa fréquence cardiaque maximale “réelle”.

D’où l’intérêt de l’épreuve d’effort en milieu médico-sportif ou sur le terrain !

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Le test d’effort :

La détermination “directe” grâce au test d’effort pratiqué en milieu médical est le moyen d’étalonnage le plus précis.

Indispensable chez le cardiaque à rééduquer, elle est aussi strictement recommandée dans de nombreuses situations chez le sportif qui veut se lancer dans la pratique d’une activité à forte sollicitation cardiovasculaire (groupes 3a à 3c de la classification de Mitchell, regroupant, entre autre, la course à pied et le cyclisme …) et dont les indications sont bien établies actuellement. (Recommandations de la Société Européenne de Cardiologie en mai 2005).

L’idéal est de pouvoir profiter du test en milieu médical pour réaliser en même temps une mesure des échanges gazeux à l’effort.

En effet, ce test complet permet de déterminer de façon précise la VO2max (ou le pic de Vo2 : consommation maximale d’oxygène par l’organisme) et la Fcmax, mais aussi et surtout les fameux indices intermédiaires ou « seuils », respectivement :

– le 1^er seuil encore dénommé “aérobie” ou seuil “d’endurance” (ou encore “d’adaptation ventilatoire)

– le fameux 2^e seuil, dit “anaérobie” ou seuil de “résistance dure” ou de “désadaptation ventilatoire”, « zone de transition » qui est surtout retrouvé chez le sportif.

Ce bilan initial exhaustif fournit l’ensemble des renseignements utiles, permettant ensuite de “calibrer” le cardiofréquencemètre.

Hélas, encore trop peu de centres sont équipés de ce plateau technique.

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Alors ?

Qui peut se contenter d’un « test de terrain » ?

• Toute personne en bonne santé apparente, chez qui le test d’effort préalable n’est pas indiqué (sujet jeune, asymptomatique de moins de 35 ans, sans facteur de risque ni antécédents familiaux de cardiopathie), encore qu’un examen médical dédiée à l’activité sportive est la seule garantie d’absence de contre-indication. (Voir : Le certificat médical attestant l’absence de contre indication à la pratique de l’activité sportive (CACI))
• Et, éventuellement, un individu chez qui un test d’effort standard s’est révélé normal, mais qui n’a pas permis (matériel inadapté, test sur tapis roulant chez un cycliste…) d’obtenir un test véritablement maximal dans la discipline sportive concernée.

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Réalisation du “test de terrain” chez les cyclotouristes :

Il existe une multitude de tests validés mais plus simplement, il est possible en cyclisme, d’équiper l’individu d’un cardiofréquencemètre et de débuter le test avec un 1^er tour d’échauffement de 30 minutes (Fréquence cardiaque à 120 -130) sur un circuit plat.

Ensuite, on peut utiliser une montée de 3 Km à un pourcentage modéré de 5 à 6 %.

J’ai l’habitude de faire un premier passage à allure réduite dans la montée qui me permet de montrer les panneaux « prescripteurs » sur le bord de la route et d’expliquer aux participants le déroulement de leur test.

Il est conseillé de ne pas changer de braquet tout au long de l’épreuve.

Ensuite une fois qu’ils ont tout compris, ils redescendent en bas de la cote et font le test :

• D’abord un faux plat montant de 1 Km.
• A 2 Km du sommet, un panneau indique le départ de la zone de test.
• A 1 Km du sommet, un panneau indique qu’il faut accélérer : apparition d’un essoufflement avec aggravation de celui-ci.
• A 500 m du sommet, un panneau indique aux participants qu’ils doivent encore accélérer progressivement sans changer de braquet pour faire monter leur rythme cardiaque au delà de la zone de transition (2^ème seuil) : Ils ne doivent plus pouvoir faire une phrase. (Sujet, verbe, complément)
• A 100 mètres du sommet un panneau indique une nouvelle accélération. (Sprint)

La valeur de fréquence cardiaque maximale retenue est celle s’affichant au passage de la ligne d’arrivée.

Par contre, la détermination précise de la fréquence cardiaque de repos n’est pas indispensable. En effet, celle-ci est beaucoup plus variable d’un jour à l’autre que la fréquence cardiaque maximale. Elle ne préjuge nullement du potentiel d’accélération à l’effort.

Les zones cibles de travail

La méthode la plus sophistiquée pour les déterminer est celle utilisant la formule de Karvonen, dans laquelle la FC “cible” est égale à la fréquence de repos plus un pourcentage de la FC de réserve. (FC de réserve = fréquence cardiaque maximale – fréquence cardiaque de repos).

Ainsi, une séance à 85 % de sa VO₂max se calculera en additionnant la fréquence de repos à 85 % de la FC de réserve.

Néanmoins, ce calcul est assez fastidieux, long à mettre en place et toujours dépendant de l’incertitude liée à la variabilité de la fréquence de repos.

La méthode la plus pratique est donc celle utilisant un simple pourcentage de la Fcmax, en effet la relation entre le pourcentage de Fcmax et le pourcentage de VO2max reste identique chez tout individu. Ainsi réaliser une séance à 85 % de sa VO₂max correspond “à peu de chose près” à solliciter entre 90 % et 95 % de sa Fcmax.

Mise en place d’un programme d’entraînement

Cette planification sera individualisée en fonction du potentiel de chacun et, surtout, des objectifs personnels.

• Pour le cardiaque en phase de reconditionnement.

L’objectif se centrera sur des séances en endurance “fondamentale”, classique zone d’utilisation préférentielle des graisses, (60 à 70% de la Fcmax) tout en y incluant quelques séances “au premier seuil”; ces dernières se pratiqueront donc à un pourcentage de VO2max plus élevé, mais sur une durée plus courte.

• Utilisation des repères établis lors d’un test d’évaluation “complet”.

Les séances en endurance fondamentale pourront être réalisées sur une durée d’environ 1h, en utilisant une plage d’activité (limite inférieure : FC “seuil” moins 15 /min ; limite supérieure : FC « seuil »), en débutant par une phase d’échauffement de 10 min à FC “seuil” moins 20/min.

Les séances au 1^er seuil, en respectant toujours une phase d’échauffement similaire, seront réalisées entre FC “seuil” et FC “seuil” plus 10 pulsations/min.

• Programme basé sur l’utilisation de repères “extrapolés».

Ces derniers ayant été établies lors d’une épreuve d’effort « standard » ou un test de terrain ; il sera important de tenir compte du niveau de condition physique préalable de chacun :

– chez un sujet sédentaire, il est raisonnable d’estimer que son 1^er seuil est précoce, aux alentours de 65, voire 70% de sa VO₂max, soit entre 70 et 75 % de sa Fcmax ; il faut donc programmer la séance d’endurance fondamentale entre 60 et 65 % de sa Fcmax et la séance “au premier seuil présumé” entre 70 et 75 % de la Fcmax ;

– chez un sujet en bonne forme physique ou sportif, le seuil est plus tardif, il ne faut alors pas hésiter à permettre la séance d’endurance à 75% de la Fcmax et prés de 85 % pour la séance « au 1^er seuil ».

– dans tous les cas de figure, comme pour tout programme d’entraînement, il faut respecter les périodes de récupération et “optimiser” les phases de “surcompensation”, avec au moins 2 séances par semaine, idéalement 3 sorties en alternant « endurance » et travail « au 1^er seuil » d’une séance à l’autre.

• Pour le cyclosportif avide de performances.

Le programme sera plus diversifié et lui aussi très différent selon l’objectif que le sportif s’est fixé : la préparation aux longues distances n’aura pas le même “menu” que le randonneur habituel, a fortiori que le cyclo pratiquant pour entretenir sa condition physique.

L’entraînement sera beaucoup plus varié, avec l’indispensable pratique de séances dites “qualitatives”, réalisées à haute intensité, au niveau du 2^e seuil “en résistance dure”, souvent à plus de 90 % de sa Fcmax, soit “en continue” sur une durée de 20 à 30 min, soit en “intervalle training” avec, par exemple, 3 fois 10 min au 2^e seuil, entrecoupés de phases de récupération active de la même durée en “endurance fondamentale”. (75 à 80% de Fcmax)

Sans oublier les classiques sorties “en VMA”, le plus souvent réalisées sur des répétitions d’intervalles très courts de 30 secondes à 100 %, voire 110 % de la “VMA” (vitesse maximale aérobie, qui est la vitesse atteinte au palier correspondant à la VO₂max donc à la Fcmax).

Lors de ces dernières séances, la FC n’ayant “pas le temps” de monter à sa valeur maximale, le cardiofréquencemètre n’est pas utilisable, si ce n’est comme chronomètre.

Il n’existe pas de programme standard ou de référence absolue dans ce domaine, chacun puisera alors dans la littérature, très abondante sur le sujet, pour trouver le programme qui correspond le mieux à ses objectifs et à sa disponibilité.