2. Les aspects énergétiques

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1 2. Les aspects énergétiques
Le développement des qualités physiques au collège : Quand ? Comment ? Pourquoi ? 2. Les aspects énergétiques Raphaël LECA, Agrégation interne Programme 2009, octobre 2008, Dijon

2 Articulation des 2 CM (Leca – Assadi)
G.Cometti : « L’individu comporte une structure qui se met en jeu, en mobilisant de l’énergie ». Structure Energie Connaître quelques éléments de fonctionnement de son corps pour le renforcer plus efficacement Il s’agit avant tout pour celui qui veut apprendre à les développer efficacement, d’apprendre à connaître et à définir les différentes qualités physiques. Plutôt qu’un tronçonnage extrême comme il est souvent proposé dans la littérature (endurance, force, vitesse de longue, moyenne ou courte durée, capacité, puissance, générale ou spécifique, statique ou dynamique…), nous choisirons comme Gilles COMETTI une représentation fonctionnelle et reprendrons le postulat de départ du chercheur: « L’individu comporte une structure qui se met en jeu, en mobilisant de l’énergie », cette structure représentant le corps humain et se composant de leviers, d’articulations et de muscles. Or sur quels éléments, l’entraînement peut-il agir directement ? Le fonctionnement du muscle représentent selon nous la donnée fondamentale de la préparation physique, la seconde contrainte étant la mobilisation de l’énergie. Cette hiérarchie a amené Gilles COMETTI à inverser la pyramide des qualités physiques, habituellement proposée dans les programmes d’entraînement. Ces derniers imposent systématiquement aux sportifs un travail préalable important du système cardio-vasculaire, visant à développer leur capacité à mobiliser de l’énergie en quantité par l’apport d’oxygène (aérobie). Le développement de la force spécifique à l’effort du sport pratiqué n’intervenant qu’une fois cette solide base d’endurance construite. La vitesse (de course ou d’exécution) est souvent travaillé de manière spécifique par la répétition du mouvement. Pour Monsieur COMETTI, au contraire, il est nécessaire de développer en priorité les qualités neuromusculaires (force et vitesse) avant de se pencher sur l’origine et la quantité d’énergie nécessaire pour effectuer l’effort. Il s’agit là d’une hiérarchie des qualités physiques, qui place la force à la base de la préparation mais qui n’exonère en aucun cas le sportif du travail d’endurance spécifique. Adhérant donc à cette dernière idée, intéressons-nous d’abord au fonctionnement du muscle : Leviers Articulations Muscles ATP = seule énergie utilisable par la cellule musculaire  Métabolisme anaérobie alactique  Métabolisme anaérobie lactique  Métabolisme aérobie

3 Le métabolisme énergétique : rappel sur les filières de production d’énergie
ATP = seule énergie chimique utilisable par les protéines contractiles pour produire de l’énergie mécanique (mouvement). ATP ADP + Pi + énergie Problème = réserves d’ATP très faibles ≈ 5 mmol/kg de muscle frais ( détente verticale). Il existe des mécanismes qui permettent de resynthétiser de l’ATP à partir d’autres sources d’énergie : La filière anaérobie alactique, La filière anérobie lactique, La filière aérobie. ATPases Les contractions musculaires à l’origine des mouvements corporels nécessitent beaucoup d’énergie. Cette énergie est fournie par l’adénosine triphosphate (ATP), qui est la seule forme d’énergie chimique utilisable par les protéines contractiles (le muscle ne peut en effet pas extraire directement l’énergie utile à leur contraction à partir des aliments) pour produire de l’énergie mécanique. La dégradation (hydrolyse) de l’ATP permet donc de fournir de l’énergie grâce à la rupture de la liaison phosphate (environ 7 kcal) : ATP ADP + Pi + énergie ATPases avec ATP = adénosine triphosphate ADP = adénosine diphosphate Pi = phosphate inorganique Néanmoins, les réserves intramusculaires d’ATP sont très limitées (environ 5 mmol par kg de muscle frais) et permettent seulement de réaliser par exemple un exercice de 2 sec. à 70% de la VO2 max, ou une détente verticale. Il existe donc des mécanismes qui permettent de resynthétiser l’ATP à partir d’autres sources d’énergie. Ces mécanismes sont au nombre de trois : La filière anaérobie alactique, La filière anaérobie lactique, La filière aérobie. Ces trois filières possèdent des caractéristiques distinctives de puissance (quantité d’énergie disponible par unité de temps = taux de resynthèse d’ATP par unité de temps), de capacité (quantité totale d’énergie pouvant être libérée = quantité totale d’ATP resynthétisée), d’inertie (rapidité de mise en place), et de récupération (vitesse de resynthèse des substrats et d’élimination des éventuels déchets).

4 Efforts très courts et très intenses
Le métabolisme énergétique : rappel sur les filières de production d’énergie I. La filière anaérobie alactique = sans oxygène et sans production de lactate à partir des réserves intramusculaires de phosphocréatine (PC) Capacité Puissance Délai d’intervention Récupération Exemples dans les APSA Très faible = pour un effort maximal, les réserves de PC sont épuisées en moins de 10 sec. Très importante (80 à 90 fois les dépenses de repos) = chez l’homme sédentaire : 9-10 W/kg chez le sprinter : W/kg chez la femme sédentaire : 7-8 W/kg chez la sprinteuse : 12 W/kg Immédiat = disponibilité dès le début de l’exercice (cette filière ne dépend pas d’une longue série de réactions) Très rapide = 50% des réserves d’ATP-PC sont reconstituées après 30 sec., et 100% après 3 min. (si suffisamment d’oxygène est disponible) Efforts très courts et très intenses Sprints courts Sauts Lancers Haltérophilie + au début de toute activité musculaire

5 Le métabolisme énergétique : rappel sur les filières de production d’énergie
I. La filière anaérobie lactique = sans oxygène et avec production de lactate à partir du glycogène musculaire ou du glucose sanguin (dans le cytoplasme de la cellule) Capacité Puissance Délai d’intervention Récupération Exemples dans les APSA Faible = à cause de la baisse du pH cellulaire. Elle est proportionnelle à la concentration max. de lactate tolérée : sédentaires : mmol/l de sang soit environ 75 kJ ht niveau : jusqu’à 30 mmol/l soit environ 150 kJ Importante = environ 8-9 W/kg pour un effort de 30 sec., et 6-7 W/kg pour un effort d’une min. (Medbo et Tabata, 1989) Très rapide = il faut quelques secondes (< 5 sec.) pour que la puissance maximale de ce métabolisme soit atteinte Assez rapide = elle consiste à retrouver les valeurs de repos d’acide lactique c-a-d 1 à 2 mmoles/l de sang. Cette récupération n’est pas linéaire : 50% d’élimination après 15 min., et 100% après 1 h Efforts max. de 30 sec. à 2 min. 400 m en athlé. km en cyclisme sur piste 100 m en natation

6 Efforts de moyenne et de longue durée
Le métabolisme énergétique : rappel sur les filières de production d’énergie I. La filière aérobie = avec oxygène (cycle de Krebs – chaîne respiratoire) à partir des glucides, des lipides, et dans certains cas des protéines Capacité Puissance Délai d’intervention Récupération Exemples dans les APSA Importante = la durée de l’effort dépend de son intensité (exprimée en % de VO2max) et du niveau d’entraînement du sujet  de 5 à 10 min. (à VO2max) à plusieurs heures (exercice sous-maximal aérobie) Limitée = elle est liée à la consommation max. d’oxygène (VO2max)à laquelle correspond la puissance maximale aérobie (PMA) : homme non sportif : 45 ml/min/kg (2) soit environ 3 W/kg femme non sportive : 35 ml/min/kg soit environ 2,5 W/kg homme haut niveau : ml/min/kg soit environ 6 W/kg soit environ femme haut niveau : ml/min/kg soit environ 5 W/kg Ralenti = plusieurs min. après le début d’un ex. d’intensité moy. pour atteindre un état stable de consommation d’O2 (entre 3 et 5 min. pour atteindre la puissance max.) Et environ 30 min. pour atteindre la puissance max. à partir de l’oxydation des lipides =lipolyse Longue = elle consiste en la reconstitution des stocks de glycogène  de 12 à 72 heures selon la durée et l’intensité de l’effort Efforts de moyenne et de longue durée Courses de demi et de fond en athlétisme Marathon Triathlon Cyclisme sur route Aviron Ski de fond Marche

7 Le métabolisme énergétique : rappel sur les filières de production d’énergie
Attention les trois filières ne se succèdent pas strictement, elles se chevauchent Schéma de Howald (1974)

8 Le métabolisme énergétique : rappel sur les filières de production d’énergie
Attention L’utilisation des substrats (glucide, lipide, protéine) dépend de l’intensité de l’ex. Mobilisation des substrats selon la puissance de l’exercice (V.Billat, 1998)

9 Qualités physiques : définition
Selon R.Manno « les capacités motrices ou qualités physiques constituent le présupposé ou pré-requis moteur de base, sur lequel l’homme et l’athlète construisent leurs propres habiletés techniques » (Les bases de l’entraînement sportif, Ed.Revue EPS, Paris, 1992). Selon J.Weineck « Les qualités physiques représentent le matériau de base des coordinations » (Biologie du sport, Vigot, Paris, 1992).

10 Qualités physiques : classification
R.Manno (1992) distingue trois grands types de capacités motrices : Les capacités conditionnelles se fondent sur l’efficience métabolique des muscles et des appareils : la force, la résistance et la vitesse. Les capacités de coordination sont déterminées par l’aptitude à organiser et à régler le mouvement. Les capacités intermédiaires : la souplesse et la vitesse de réaction simple.

11 Qualités physiques : classification
J.Weineck (1992) distingue deux grands types de qualités physiques : Les facteurs dépendant principalement de la condition physique (et des processus énergétiques) : l’endurance, la force et la vitesse. Les facteurs dépendant principalement de la coordination (et des processus de contrôle du système nerveux) : la souplesse et l’habileté.

12 Qualités physiques : interrelations

13 Entraînement : définition
G.Cazorla : « C’est la somme des exercices adaptés, à intensité progressivement croissante, qui aboutissent par des modifications biologiques, physiques et techniques à la réalisation de la plus haute performance possible ». Physiologie appliquée à l’activité physique, in Manuel de l’éducateur sportif. Préparation au Brevet d’Etat, 8ème édition, Vigot, Paris, 1989. « C’est la somme des exercices adaptés, à intensité progressivement croissante, qui aboutissent par des modifications biologiques, physiques et techniques à la réalisation de la plus haute performance possible » Cazorla, G. (1989). Physiologie appliquée à l’activité physique. In Manuel de l’éducateur sportif. Préparation au brevet d’Etat. 8ème édition. Vigot. Paris. Très simplement, l’entraînement est une sollicitation qui agit sur l’organisme et vient perturber son équilibre. Face à cette perturbation, la réponse de l’organisme est une adaptation, conduisant à une amélioration de la capacité de performance. Mais pour obtenir une sommation d’améliorations, certaines règles sont à respecter ; nous les avons appelées les principes d’entraînement.

14 Entraînement : définition
Charge d’entraînement = TRAVAIL Activité musculaire et cardio-pulmonaire = MOBILISATION DES RESSOURCES Cet enchaînement n’est pas « automatique », ni magique »  Principes d’entraînement à respecter Modification d’un équilibre interne = PERTURBATION « C’est la somme des exercices adaptés, à intensité progressivement croissante, qui aboutissent par des modifications biologiques, physiques et techniques à la réalisation de la plus haute performance possible » Cazorla, G. (1989). Physiologie appliquée à l’activité physique. In Manuel de l’éducateur sportif. Préparation au brevet d’Etat. 8ème édition. Vigot. Paris. Très simplement, l’entraînement est une sollicitation qui agit sur l’organisme et vient perturber son équilibre. Face à cette perturbation, la réponse de l’organisme est une adaptation, conduisant à une amélioration de la capacité de performance. Mais pour obtenir une sommation d’améliorations, certaines règles sont à respecter ; nous les avons appelées les principes d’entraînement. Transformation de l’organisme = ADAPTATION Améliorations des qualités physiques = AUGMENTATION DES RESSOURCES

15 Les principes d’entraînement
Principe d’efficacité de la charge d’entraînement ou principe de surcharge = la charge d’ent. doit dépasser un certain seuil pour provoquer une amélioration des perf. Sans charge suffisante en durée et/ou en intensité, pas de perturbation, donc pas d’adaptation de l’organisme. Pour développer la puissance d’un processus énergétique, il faut produire des efforts dont l’intensité atteint ou dépasse l’intensité maximale du processus, mais pendant des durées inférieures à la durée maximale que ce processus est capable de soutenir. Pour développer la capacité d’un processus énergétique, il faut produire des efforts dont l’intensité est inférieure à l’intensité maximale du processus, mais pendant des durées supérieures pour le développement de la puissance. Deuxième principe : principe d’efficacité de la charge d’entraînement ou principe de surcharge Il faut que la charge d’entraînement dépasse un certain seuil pour provoquer une augmentation de la capacité de performance. Si la charge d’entraînement n’est pas assez importante en durée et/ou en intensité, il n’y a pas perturbation de l’organisme, donc pas d’adaptation de cet organisme. Il peut se produire alors une stagnation, voir une régression des potentialités du sportif. Le respect de ce principe s’opère en jouant sur la fréquence, sur l’intensité, et sur la durée de l’exercice. La surcharge à imposer est fonction du niveau et des objectifs du sujet : Pour se maintenir en bonne santé, il suffit de pratiquer un exercice de faible intensité, 1 heure chaque jour (marche, jardinage, vélo pour aller chercher son pain). L’intensité de représente que 2 à 3 fois le métabolisme de base : 2 à 3 MET (= énergie consommée au repos, soit l’équivalent d’une consommation d’oxygène de 3.5 ml/min/kg). Pour améliorer sa condition physique, la même fréquence est souhaitable avec un niveau plus soutenu d’environ 5 à 6 MET. Pour réellement progresser dans le domaine particulier d’une performance, la sollicitation doit être plus intense même si la fréquence peut tomber à 4 séances hebdomadaires (à condition que l’entraînement joue sur tous les registres développant l’aptitude aérobie). 3. Troisième principe : principe de la charge d’entraînement continue Les charges d’entraînement doivent se succéder régulièrement afin d’induire une amélioration suivie des paramètres de la performance, jusqu'à une limite déterminée par des facteurs génétiques (= l’entraînabilité). Si les séances d’entraînement ne se succèdent pas régulièrement ou avec des intervalles trop longs, les « traces » laissées par les entraînements précédents disparaissent, sans permettre que les effets de ces entraînements s’ajoutent les uns aux autres. Si l’intervalle entre deux charges de travail est trop long, l’organisme se désadapte, il y a désentraînement avec soit retour au niveau de départ (=stagnation), soit régression par rapport à ce niveau (voir illustration ci-dessous). Ce principe est très important car si pour une raison ou pour une autre, l’entraînement devait être interrompu pendant une période trop longue, l’organisme se désadapte très rapidement, beaucoup plus rapidement qu’il ne s’était adapté (comme l’attestent certaines blessures, deux semaines d’inactivité peuvent annuler plusieurs semaines d’entraînements réguliers). Ce principe de la charge d’entraînement continue est aussi appelé principe de réversibilité (Physiologie et méthodologie de l’entraînement. Véronique Billat, DeBoeck Université, Paris, Bruxelles, 1998) : les adaptations acquises sont réversibles, c-a-d qu’elles peuvent revenir à un niveau égal ou proche de leur point de départ. A l’inverse, des entraînements intenses ne doivent pas se succéder trop souvent sous peine d’observer une diminution de la capacité de performance et un surentraînement (voir illustration ci-dessous). Il faut donc également veiller au temps de récupération qui devra être d’autant plus important que le cycliste est jeune et/ou inexpérimenté.  Exemples pour le métabolisme anaérobie alactique  Exemples pour le métabolisme aérobie

16 Les principes d’entraînement
2. Principe de la charge d’entraînement continue (ou principe de réversibilité) = régularité dans la succession des charges pour obtenir une sommation d’adaptations. En cas d’intervalles trop longs entre chaque entraînement, les « traces » laissées par les sollicitations précédentes disparaissent ( retour au niveau de départ, voire régression). Deuxième principe : principe d’efficacité de la charge d’entraînement ou principe de surcharge Il faut que la charge d’entraînement dépasse un certain seuil pour provoquer une augmentation de la capacité de performance. Si la charge d’entraînement n’est pas assez importante en durée et/ou en intensité, il n’y a pas perturbation de l’organisme, donc pas d’adaptation de cet organisme. Il peut se produire alors une stagnation, voir une régression des potentialités du sportif. Le respect de ce principe s’opère en jouant sur la fréquence, sur l’intensité, et sur la durée de l’exercice. La surcharge à imposer est fonction du niveau et des objectifs du sujet : Pour se maintenir en bonne santé, il suffit de pratiquer un exercice de faible intensité, 1 heure chaque jour (marche, jardinage, vélo pour aller chercher son pain). L’intensité de représente que 2 à 3 fois le métabolisme de base : 2 à 3 MET (= énergie consommée au repos, soit l’équivalent d’une consommation d’oxygène de 3.5 ml/min/kg). Pour améliorer sa condition physique, la même fréquence est souhaitable avec un niveau plus soutenu d’environ 5 à 6 MET. Pour réellement progresser dans le domaine particulier d’une performance, la sollicitation doit être plus intense même si la fréquence peut tomber à 4 séances hebdomadaires (à condition que l’entraînement joue sur tous les registres développant l’aptitude aérobie). 3. Troisième principe : principe de la charge d’entraînement continue Les charges d’entraînement doivent se succéder régulièrement afin d’induire une amélioration suivie des paramètres de la performance, jusqu'à une limite déterminée par des facteurs génétiques (= l’entraînabilité). Si les séances d’entraînement ne se succèdent pas régulièrement ou avec des intervalles trop longs, les « traces » laissées par les entraînements précédents disparaissent, sans permettre que les effets de ces entraînements s’ajoutent les uns aux autres. Si l’intervalle entre deux charges de travail est trop long, l’organisme se désadapte, il y a désentraînement avec soit retour au niveau de départ (=stagnation), soit régression par rapport à ce niveau (voir illustration ci-dessous). Ce principe est très important car si pour une raison ou pour une autre, l’entraînement devait être interrompu pendant une période trop longue, l’organisme se désadapte très rapidement, beaucoup plus rapidement qu’il ne s’était adapté (comme l’attestent certaines blessures, deux semaines d’inactivité peuvent annuler plusieurs semaines d’entraînements réguliers). Ce principe de la charge d’entraînement continue est aussi appelé principe de réversibilité (Physiologie et méthodologie de l’entraînement. Véronique Billat, DeBoeck Université, Paris, Bruxelles, 1998) : les adaptations acquises sont réversibles, c-a-d qu’elles peuvent revenir à un niveau égal ou proche de leur point de départ. A l’inverse, des entraînements intenses ne doivent pas se succéder trop souvent sous peine d’observer une diminution de la capacité de performance et un surentraînement (voir illustration ci-dessous). Il faut donc également veiller au temps de récupération qui devra être d’autant plus important que le cycliste est jeune et/ou inexpérimenté.

17 Les principes d’entraînement
3. Principe de la charge d’entraînement croissante = la charge d’ent. ne doit pas rester au même niveau, mais elle doit évoluer pour continuer à perturber l’organisme malgré ses adaptations (difficulté = trouver le bon rythme d’évolution). Principe de la spécificité des charges d’entraînement = l’entraînement doit être spécifique : À l’enfant ou l’adolescent : âge, niveau de dév., capacités, niveau physique, motivation ( principe d’individualisation). À l’APSA : respect de sa logique interne et des contraintes qui l’organisent ( situations authentiques). À la qualité ou aux qualités à développer : par exemple sur le plan énergétique  puissance ou capacité lactique, puissance maximale aérobie ou endurance aérobie (seuil ventilatoire)… 4. Quatrième principe : principe de la charge d’entraînement croissante Il ne suffit pas que la charge d’entraînement soit continue, encore faut-il qu’elle soit croissante. Lorsque la charge d’entraînement reste trop longtemps au même niveau, elle perd en effet son efficacité sur l’amélioration de la performance. Tout juste permet-elle de maintenir les acquis au même niveau. En fait, ce quatrième principe est relié au second : si l’entraînement n’évolue pas en volume et/ou en intensité, les charges ne sont plus efficaces, elles ne provoquent plus de sollicitations suffisantes, susceptibles de provoquer une perturbation de l’organisme et donc l’amélioration de ses fonctionnalités. L’organisme étant déjà adapté aux sollicitations de l’entraînement, il y a stagnation. Attention, ces augmentations progressives des charges d’entraînement doivent se construire de façon raisonnée : si les intervalles entre les augmentations sont trop longs, la progression est ralentie ; mais si ces intervalles sont trop courts, l’organisme n’a pas le temps de s’adapter et il y a surentraînement (c-a-d fatigue et baisse des performances). De plus la croissance des charges d’entraînement ne doit pas se poursuivre tout au long de l’année, mais jusqu'à ce que soit atteinte la forme, c-a-d jusqu’à ce que la capacité de performance se rapproche des limites individuelles du sportif. Alors, les entraînements ne doivent plus être accrus (en fréquence, volume ou intensité), sous peine de surentraînement (voir principe de périodicité de la charge d’entraînement). 7. Septième principe : principe de la spécificité des charges d’entraînement L’entraînement doit être spécifique : spécifique à l’athlète tout d’abord : son âge, son vécu (années de pratique), son niveau, ses capacités et ses manques, sa motivation, sa disponibilité (études, profession...)  on parle aussi ici de principe d’individualisation ; spécifique par rapport à ou aux qualité(s) à développer : le protocole d’entraînement doit être différent selon les paramètres bioénergétiques ou biomécaniques que l’on souhaite améliorer : seuil anaérobie, V02max., capacité ou puissance lactique, résistance à la chaleur, recherche du geste juste (technique efficiente), technique des relais, etc. spécifique par rapport à la discipline pratiquée : cyclisme sur route, sur piste, cyclo-cross, VTT ou BMX nécessitent des entraînements particuliers et spécifiques. D’où la nécessité pour un cycliste de paramétrer ses charges de travail de façon à viser l’amélioration des paramètres bioénergétiques et technico-tactiques qui contribuent à la performance dans sa spécialité.

18 Les principes d’entraînement
5. Principe de la périodicité des charges d’entraînement = structuration du temps autour de périodes (microcycle, mésocycle, macrocycle). Avec des temps de travail intense ou en volume, d’entretien des qualités, de préparation aux compétitions importantes, de récupération active.. Remarque : ce principe concerne sans doute moins l’enseignement de l’EPS, même si la succession des APSA enseignées s’organise également en cycles + vacances… 6. Sixième principe : principe de la périodicité de la charge d’entraînement Il est nécessaire de différencier des périodes dans la succession des charges d’entraînement car celles-ci ne peuvent être tout au long de l’année à la limite des capacités maximale de l’athlète, sans pour autant que soit remis en question le principe de la charge d’entraînement continue. La forme en effet est un état de grâce limité dans le temps et renouvelable, contrairement à la condition physique qui peut être maintenue toute l’année. Dès lors, une structuration par périodes de la saison est nécessaire afin d’éviter le surentraînement (de plus, la variété est favorable à la persistance de la motivation). Pour cette raison, la saison du cycliste est généralement découpée en quatre grandes périodes appelées macrocycles : 1  période hivernale, 2  période de préparation pré-compétitive,  période de compétition,  période de récupération. Les périodes 2 et 3 sont elles-mêmes découpées en mésocycles, qui regroupent des microcycles (par ex. repos relatif, entretien, foncier, intensif….) autour d’un objectif particulier. En adoptant ce type de planification, il est possible d’atteindre la forme optimale au moment opportun (lors d’une compétition importante, un championnat par exemple), de prolonger cet état de forme, ou de le provoquer plusieurs fois dans la saison. 7. Septième principe : principe de la spécificité des charges d’entraînement L’entraînement doit être spécifique : spécifique à l’athlète tout d’abord : son âge, son vécu (années de pratique), son niveau, ses capacités et ses manques, sa motivation, sa disponibilité (études, profession...)  on parle aussi ici de principe d’individualisation ; spécifique par rapport à ou aux qualité(s) à développer : le protocole d’entraînement doit être différent selon les paramètres bioénergétiques ou biomécaniques que l’on souhaite améliorer : seuil anaérobie, V02max., capacité ou puissance lactique, résistance à la chaleur, recherche du geste juste (technique efficiente), technique des relais, etc. spécifique par rapport à la discipline pratiquée : cyclisme sur route, sur piste, cyclo-cross, VTT ou BMX nécessitent des entraînements particuliers et spécifiques. D’où la nécessité pour un cycliste de paramétrer ses charges de travail de façon à viser l’amélioration des paramètres bioénergétiques et technico-tactiques qui contribuent à la performance dans sa spécialité.

19 CAPACITE DE MAINTENIR LA VITESSE MOYENNE DE COURSE LA PLUS ELEVEE
PERFORMANCE OBTENUE DANS UNE ACTIVITE DE LONGUE DUREE (performance aérobie) CAPACITE DE MAINTENIR LA VITESSE MOYENNE DE COURSE LA PLUS ELEVEE ENDURANCE AEROBIE = fraction de VO2max pouvant être maintenu CONSOMMATION MAXIMALE D’OXYGENE (VO2max) RENDEMENT MECANIQUE = coût énergétique de la course Le critère de VO2max ne suffit pas puisqu’un enfant de 14 ans est susceptible de courir un 1500m deux fois plus vite qu’un enfant de 5 ans tout en présentant des VO2max relatifs en général similaires. VITESSE MAXIMALE AEROBIE QUALITES ANAEROBIES CAPACITES DE THERMO-REGULATION GESTION DES RESSOURCES (choix d’une allure) FACTEURS MOTIVATIONNELS (acceptation de l’effort)

20 Les composantes de la charge d’entraînement
3 grands paramètres à ajuster (M.Pradet, 1996) : L’intensité de travail : % de VMA après un 1er test  Léger-Boucher (1980), Léger-Lambert (1982), Brue (1985), TUB II de Cazorla (1990), 30/30 de Gacon-Assadi (1990). La quantité de travail : Durée de chaque répétition Nombre de répétitions Éventuellement nombre de séries. La récupération Durée. Intensité. Nature : active ou passive. Selon le modèle de M.Pradet (La préparation physique, INSEP, Paris, 1996), il s’agit de régler l’intensité de travail (en % de VMA après un 1er test type Léger, Brue, Cazorla, Gacon & Assad,…), la quantité de travail (durée de chaque répétition, nombre de répétitions, éventuellement nombre de séries), la durée et la nature de la récupération (active ou passive).

21 La notion d’endurance L’endurance est considérée comme la « faculté
d’effectuer pendant longtemps une activité quelconque sans qu’il y ait une baisse de son efficacité » (Zatsiorsky, Les qualités physiques du sportif, Culture physique et sport, Moscou, 1966), …ou encore comme la « capacité psycho- physique du sportif de résister à la fatigue » (J.Weineck, Manuel d’entraînement, Vigot, Paris, 3e édition, 1990).

22 La notion d’endurance … ou comme « la faculté d’exprimer une motricité d’intensité quelconque pendant le plus longue durée possible » (M.Pradet, La préparation physique, INSEP, Paris, 2001). … et pour G.Gacon (1998), « l’endurance renvoie à la notion de fatigue repoussée et au temps limite sans cesse dépassé ».   l’endurance intéresse tous les systèmes énergétiques à l’origine de la contraction musculaire, et ne se réduit donc pas uniquement aux faibles intensités d’effort. G.Gacon, L’endurance, in Rencontres chercheurs/praticiens, Dossier EPS n°35, Ed. Revue EPS, 2e édition, Paris, 1998.

23 Les formes de l’endurance

24 L’endurance : les notions de puissance et de capacité
La puissance énergétique est la quantité d’énergie utilisable par unité de temps (elle s’exprime par exemple en Watts). La capacité énergétique est la quantité totale d’énergie qu’il est possible de fournir (elle s’exprime par exemple en Joules ou Kilocalories). Mais « la durée de fonctionnement d’un système énergétique est le résultat du rapport entre la capacité énergétique et la puissance » (Gacon, 1998). C’est pourquoi « lors de l’effort, il semble difficile de faire fonctionner une puissance donnée sans dépenser une certaine quantité d’énergie ce qui signifie qu’il est quasiment impossible de les dissocier en pratique » (ibid.). G.Gacon, L’endurance, in Rencontres chercheurs/praticiens, Dossier EPS n°35, Ed. Revue EPS, 2e édition, Paris, 1998.

25 L’endurance aérobie Lorsqu’on parle d’endurance dans le langage courant, on parle généralement d’endurance aérobie. L’endurance aérobie peut se définir comme la capacité d’utiliser un pourcentage le plus élevé possible de sa consommation maximale d’oxygène sur une durée la plus longue possible. Elle dépend surtout de l’intensité à partir de laquelle la contribution du métabolisme anaérobie à la fourniture d’énergie augmente rapidement, avec une augmentation marquée des concentrations sanguines en acide lactique (lactatémie). Cette intensité correspond aux seuils ventilatoires 1 et 2 (SV1 et SV2), et aux seuils lactiques 1 et 2 (SL1 et SL2)  terminologie aujourd’hui recommandée par la Société française de médecine du sport (2000). J.-M.Vallier, Détermination des seuils lactiques et ventilatoires. Position de la Société française de médecine du sport, Sciences et Sports n°15, 2000.

26 Seuils ventilatoires et seuils lactiques
G.Millet, Endurance et performance sportive, in L’endurance, Ed. Revue EPS, Paris, 2006.

27 évolution de l’endurance aérobie chez l’enfant et l’adolescent
Les résultats sont contradictoires : Reybrouck et aol. (1985) décrivent une diminution du % de VO2max au seuil ventilatoire entre 5 et 18 ans (75% de VO2max à 5 ans et 55% de VO2max à 17 ans). Kanaley & Boileau (1988) montrent que le seuil ventilatoire de l’enfant pré-pubère est en moyenne de 68.8% de VO2max, contre 58.5% de VO2max chez l’adulte (Kanaley, Boileau, 1988). Washington et al. (1988) observent eux des valeurs du seuil ventilatoire indépendantes de l’âge.

28 Peut-on améliorer l’endurance aérobie par l’entraînement ?
L’endurance aérobie est un facteur susceptible d’être fortement modifié par un entraînement adéquat (Londeree, 1997). L’endurance aérobie semble en effet être plus sensible aux influences de l’entraînement que la consommation maximale d’oxygène, pour laquelle l’entraînabilité est généralement moindre. Le facteur clé est l’intensité à laquelle s’effectue l’entraînement  intensité au seuil ventilatoire pour les sujets sédentaires, voire au-dessus pour les sujets entraînés.

29 Peut-on améliorer l’endurance aérobie en éducation physique et sportive ?
Pour E.Van Praagh & L.Léger (1999), concernant l’endurance aérobie, « des adaptations bénéfiques peuvent être obtenues relativement rapidement ». Il s’agit pour eux d’une qualité qui doit, par excellence, être enseignée à l’école. Pour Berthoin, Baquet, et Léger (2008), l’entraînement de l’endurance aérobie, chez l’enfant, est optimale au-dessus du seuil, et non strictement au niveau du seuil. A propos du développement organique et foncier à l’école : hier et aujourd’hui, in A quoi sert l’EPS, Dossier EPS n°29, 1999.

30 la consommation maximale d’oxygène
La consommation maximale d’oxygène (le VO2max) est la quantité maximale d’oxygène qu’un individu peut consommer par unité de temps dans des conditions d’exercice qui sollicitent totalement son système cardiovasculaire. Elle dépend des possibilités de prélèvement (au niveau pulmonaire), de transport (au niveau cardiovasculaire), et d’utilisation (au niveau musculaire) de l’oxygène nécessaire aux oxydations. En valeur absolue, elle s’exprime en l/min, et en valeur relative, elle s’exprime en ml/min/kg (rapportée au poids corporel).

31 consommation maximale d’oxygène et endurance aérobie
La consommation maximale d’oxygène exprime la puissance du métabolisme aérobie. Selon les individus, elle peut être maintenue entre 6 et 12 min. (notion de durée limite à VO2max, V.Billat, 1998). L’endurance aérobie exprime le rapport entre une capacité et une puissance = la durée maximale de l’effort est d’autant plus élevé que l’intensité de l’exercice est faible, et inversement. = un individu endurant est celui qui, à VO2max et coût énergétique du déplacement équivalents peut maintenir une vitesse de déplacement plus longtemps qu’un autre.

32 Évolution de la consommation d’oxygène en fonction de la vitesse de course

33 VO2max, PMA et VMA A VO2max correspond :
une puissance exprimée en Watts  la Puissance Maximale Aérobie (PMA) = puissance de travail maximale que le sujet développe à VO2max ; une vitesse de déplacement exprimée en km/h  la Vitesse Maximale Aérobie (VMA) = vitesse limite du sujet lorsqu’il a atteint VO2max (ou plus petite vitesse de course pour laquelle VO2 est maximal).

34 Valeurs de consommation maximale d’oxygène
Les valeurs moyennes sont de : chez l’homme : 3 l/min soit environ ml/min/kg.; chez la femme : l/min soit environ ml/min/kg. Les valeurs maximales sont de : chez l’homme : 5,5 l/min soit environ 90 ml/min/kg (p = 60 kg). chez la femme : 4 l/min soit environ 75 ml/min/kg (p = 50 kg).

35 Evolution de VO2max chez l’enfant et l’adolescent
Exprimé en valeur absolue, VO2max augmente de façon continue et régulière de 5 à ans chez les garçons, et de 5 à ans chez les filles (Berthoin, Baquet, Léger, 2008). VO2max absolu d’un enfant de 5-6 ans est d’environ l/min-1, pour aller jusqu’à l.min-1 vers 16 ans chez les garçons et l.min-1 chez les filles (Falgairette, 1989). C’est l’augmentation des dimensions corporelles qui expliquent surtout les variations de VO2max absolu. Attention toutefois car ce mode d’expression (valeur absolue) ne renseigne pas sur les performances aérobies d’un individu. C’est pourquoi il est nécessaire de rapporter le VO2max absolu à la masse corporelle pour obtenir des mlO2.kg-1.min-1.

36 Evolution de VO2max chez l’enfant et l’adolescent
Exprimé en valeur relative, VO2max évolue pas, ou très peu, de 5 à 18 ans et se situe chez les garçons sédentaires autour de ml.kg-1.min-1 (Falgairette, 1989). Chez les filles, on observe des valeurs similaires à celles des garçons jusqu’à la puberté, puis une diminution du VO2max relatif pour ne représenter que ml.kg-1.min-1 à l’âge adulte. Explication 1 = une masse grasse plus importante chez les filles (mais une différence, certes moindre, subsiste quand même quand on exprime VO2max par rapport à la masse maigre : Kemper et al., 1989). Explication 2 = un taux d’hématocrite plus élevé chez les garçons que chez les filles, et donc une plus grande capacité de transport de l’oxygène (Dallman et Siimes, 1979). Explication 3 = un niveau d’activité supérieur chez les garçons que chez les filles (mais difficile à mesurer).

37 Autres caractéristiques du métabolisme aérobie chez l’enfant et l’adolescent
Chez l’enfant, l’activité enzymatique oxydative est égale ou supérieure à celle de l’adulte : l’activité de la SDH (enzyme du cycle de Krebs) serait supérieure à celle de la PFK et permettrait de compenser l’activité glycolytique restreinte. De nombreuses études concluent à une utilisation supérieure des lipides chez l’enfant lors d’exercice au même % de VO2max (Martinez et Haymes, 1992). La dette en oxygène est inférieure chez l’enfant par rapport à l’adulte (Flandrois, 1976). En début d’exercice, l’ajustement de la consommation d’oxygène aux besoins en énergie est plus rapide chez l’enfant que chez l’adulte. Le délai mis pour atteindre la consommation maximale d’oxygène est de 2 min chez l’enfant contre 4 à 5 min chez l’adulte (R.Flandrois, 1988). R.Flandrois, L’adaptation cardio-respiratoire à l’exercice chez l’enfant, in Science et Motricité n°6, 1988.

38 Autres caractéristiques du métabolisme aérobie chez l’enfant et l’adolescent
Chez l’enfant, le seuil ventilatoire est observé à un plus haut niveau de VO2max que chez l’adulte  le seuil ventilatoire de l’enfant pré-pubère est en moyenne de 68.8% de VO2max, contre 58.5% de VO2max chez l’adulte (Kanaley, Boileau, 1988). Par ailleurs, il peut arriver que les paramètres physiologiques restent stables alors que les performances sur des efforts de moyenne et de longue durée s’améliorent  explication = diminution du coût énergétique de la course, c-a-d plus grande efficacité du mouvement (Daniels & Oldridge, 1971). Les possibilités de récupération post-exercice de courte, moyenne et longue durée sont sup. chez l’enfant (P.Duché, S.Ratel, 2008). En revanche, « l’enfant a un déficit de thermorégulation dans des environnements extrêmement chauds ou froids » (P.Duché, 2008), c’est pourquoi en ambiance chaude, il est important de veiller à une bonne hydratation.

39 Résumé sur le métabolisme aérobie chez l’enfant et l’adolescent
Les voies énergétiques mettant en jeu les réactions oxydatives sont tout à fait opérationnelles dès le plus jeune âge = le métabolisme aérobie semble performant dès la petite enfance. Avant la puberté, les mécanismes aérobies sont supérieurs à ceux de l’adulte et compensent donc en partie les processus anaérobies encore immatures. Chez l’enfant, la part du métabolisme aérobie sur la fourniture totale d’énergie est plus importante que chez l’adulte, l’atteinte d’un état stable de consommation d’oxygène est plus rapide, la dette d’oxygène est plus faible, la participation des lipides à l’effort est plus importante, et la récupération post-exercice plus rapide. Les études montrent une amélioration des performances chez l’enfant et l’adolescent après un entraînement de type aérobie. Les améliorations portent à la fois sur la consommation maximale d’oxygène et sur l’endurance aérobie, mais les effets sont plus sensibles sur l’endurance aérobie. La première période de la puberté est une période sensible au cours de laquelle l’organisme est particulièrement réceptif aux efforts aérobies de moyennes et de longues durées :  « La puberté, particulièrement dans sa 1ère phase, représente la période où l’entraînabilité des déterminants de la condition physique est maximale » (J.Weineck, 1992). Mais comme chez l’adulte, le désentraînement engendre une diminution du potentiel acquis. J.Weineck (1992) : « Il faut porter une attention toute particulière au développement de l’endurance chez l’enfant » car « c’est l’entraînement de l’endurance qui a, et de loin, la plus grande influence sur tous les paramètres de la capacité de performance de l’organisme » + protection de la santé + capacité de résistance à la fatigue. J.Weineck, Biologie sur sport, Vigot, Paris, 1992.

40 Le métabolisme anaérobie alactique chez l’enfant et l’adolescent
Les réserves intramusculaires d’ATP et de PC ne diffèrent pas chez l’enfant, l’adolescent ou l’adulte (Lundberg et al., 1979). L’activité enzymatique de la filière anaérobie alactique est fonctionnelle très tôt  l’étude de Berg et al. (1986) montre que l’activité de la créatinekinase (CK) n’évolue pas avec l’âge, et qu’il n’existe aucune corrélation entre l’activité de cette enzyme et les stades pubertaires. Pour autant, les performances réalisées lors d’activités de type anaérobie alactique sont d’autant plus élevées que l’enfant avance en âge  sur bicyclette ergométrique, la puissance max. développée est en moyenne de 6 Watts/kg entre 7 et 8 ans, 8.6 Watts/kg entre 11 et 12 ans, et 10.2 Watts/kg entre 14 et 15 ans (Falgairette et al., 1993). Trois hypothèses peuvent expliquer cette aug. avec l’âge (Boisseau, 2008): Développement de la masse maigre (Mercier et al., 1992). Meilleure capacité d’activation neuromusculaire (recrutement des unités motrices). Meilleure coordination intra et intermusculaire. Meilleure stockage-restitution d’énergie.

41 Le métabolisme anaérobie alactique chez l’enfant et l’adolescent
La filière anaérobie alactique ne présente pas de limitation chez l’enfant et l’adolescent et doit être sollicitée très tôt et de manière suffisante  « La métabolisme anaérobie n’est pas limité chez l’enfant pour des durées d’exercice inférieures à secondes. Ainsi, toutes les activités explosives prisées par l’enfant et l’adolescent doivent être favorisées : sauts, lancers, sprints… Dans ces pratiques, quand elles sont répétées, la fatigue semble moins importante chez l’enfant et sa récupération apparaît plus rapide » N.Boisseau, Adaptations métaboliques à l’exercice chez l’enfant et l’adolescent, in Physiologie du sport, enfant et adolescent, sous la direction d’E.Van Praagh, De Booeck, Bruxelles, 2008.

42 Le métabolisme anaérobie lactique chez l’enfant et l’adolescent
Il existe chez l’enfant et le jeune adolescent une immaturité du fonctionnement de la glycolyse due notamment à une plus faible activité des enzymes clés du métabolisme anaérobie lactique  selon Eriksson et al. (1973) l’activité de la PFK et de la LDH est trois fois plus faible chez l’enfant de ans par rapport à l’adulte + des réserves de glycogène réduites (Eriksson et Saltin, 1974). Cette activité glycolytique évolue proportionnellement avec la maturation pubertaire  l’étude de Haralambie (1982) ne montre pas de différence d’activité des enzymes clés de la glycolyse entre des adolescents ayant terminé leur maturation sexuelle par rapport à l’adulte. On observe chez l’enfant des concentrations inférieures de lactate (Rotstein et al., 1986). La production maximale de lactate est maturation-dépendante (Ratel et al., 2002)  on observe une corrélation entre les niveaux de testostérone plasmatique et les niveaux post-exercice de lactate (Mero, 1988).

43 Le métabolisme anaérobie lactique chez l’enfant et l’adolescent
Les efforts anaérobies provoquent chez l’enfant une élévation 10 fois plus grande des catécholamines (adrénaline et noradrénaline) que chez l’adulte (Lehmann et col., 1980).  selon J.C.Vollmer (1990), « les activités qui sollicitent prioritairement la force ou la capacité anaérobie ne sont pas indiquées pour l’enfant » (même si J.Weineck (1992) postule lui que « l’entraînement de la force peut se faire à toutes les étapes du développement »).  avant la puberté, il est préférable d’éviter les efforts sollicitant prioritairement la filière anaérobie lactique (glycolyse anaérobie), not. en capacité, c-a-d les distances entre 200 et 800 m (les valeurs de lactate restent très élevées après 30 min de repos, Klimt et col., 1973).  ces efforts pourront être progressivement introduits à partir de la fin du collège. JEAN-CLAUDE VOLLMER « Les activités qui sollicitent prioritairement la force ou la capacité anaérobie ne sont pas indiquées pour l enfant ». Développement et entraînement de la capacité aérobie et anaérobie chez l'enfant : données biochimiques, in APS, efficience motrice et développement de la personne. AFRAPS, 1990.

44 Le métabolisme anaérobie lactique chez l’enfant et l’adolescent
Pour autant, l’activité glycolytique peut être améliorée chez l’enfant et l’adolescent entraînés régulièrement (Mero, 1988). Et des travaux plus récents remettent en cause cette idée d’une immaturité de la filière anaérobie lactique chez l’enfant : selon Bar-Or (1995), il n’y a pas d’argument scientifique laissant préjuger des conséquences néfastes sur la santé des enfants d’ un exercice de type anaérobie lactique. Par exemple, l’observation de taux de lactate sanguins plus faibles chez l’enfant serait surtout liée à la mise en jeu de masses musculaires moins grandes que chez l’adulte (Petersen et al., 1999). Par ailleurs, « dans le contexte de l’école, les charges d’exercice demandées ne peuvent amener à l’épuisement des réserves en glycogène » (Baquet, Berthoin, Ratel, 2006). O.Bar-Or, The young athlete : some physiological considerations, in Journal of sports sciences n°13, 1995.

45 Résumé sur le métabolisme anaérobie chez l’enfant et l’adolescent
« Les enfants ne présentent pas de limitation métabolique à l’exercice bref et intense » (Baquet, Berthoin, Ratel, 2006). L’enseignant pourra, surtout au collège, multiplier les répétitions d’efforts explosifs (sprints, sauts…), d’autant que les capacités de récupération sont importantes. « Durand le premier et le second stade scolaire, l’entraînement de la vitesse doit s’orienter vers la vitesse de réaction, la capacité d’accélération tout comme vers la vitesse de coordination, mais pas vers l’endurance-vitesse, car les effort de ce type ne sont pas adaptés à la faible capacité anaérobie lactique et peuvent provoquer des réactions « antiphysiologiques » dans l’organisme (Hollmann et Hettinger, 1980) » (J.Weineck, 1992). Donc « les exercices d’une durée comprise entre 15 secondes et 1-2 minutes peuvent être, chez l’enfant prépubère, susceptibles d’activer des voies métaboliques encore immatures » (Boisseau, 2008). Attention donc à ce type d’effort, notamment en classe de 6e-5e. Néanmoins, cette question de l’immaturité de la filière anaérobie lactique est soumise à controverses (Bar-Or, 1995). Dans le doute, même si une amélioration des performances liées à la glycolyse anaérobie est possible à tout âge, l’enseignant veillera à introduire ce type d’effort très progressivement à partir de la fin du collège. G.Baquet, S.Berthoin, S.Ratel, Exercices et performances aérobies chez l’enfant, in L’endurance, sous la direction de G.Millet, Ed. Revue Eps, Paris, 2006.

46 peut-on améliorer la consommation maximale d’oxygène par l’entraînement ?
VO2max est-il entraînable ? Selon Kemper et van de Kop (1995), 50 à 70% des différences interindividuelles du VO2max s’expliquent par la variabilité génétique. Cette variabilité génétique s’exerce sur le niveau basal de VO2max. Ainsi que sur l’effet dose/réponse à l’entraînement (= entraînabilité)

47 peut-on améliorer la consommation maximale d’oxygène par l’entraînement ?
VO2max est-il entraînable chez les enfants et les ado ? G.Falgairette, P.Obert, P.Duché (1993), après étude de la littérature, montrent que l’aug. de VO2 max par l’entraînement aérobie se situe entre 0 et 40% chez l’enfant et l’adolescent, aug. qui peut être observée dès ans, mais « dont les variations les plus importantes s’observent à l’adolescence ». Chez les enfants, après revue de la littérature (22 études), Baquet et al. (2003) concluent que : L’amélioration moyenne est de l’ordre de 10%. L’intensité de l’exercice proposé semble être le facteur déterminant les augmentations de VO2max : l’enfant devrait s’entraîner à une intensité au minimum sup. à 80% de VO2max pour observer des progrès, mais une intensité entre 90 et 120% semble être optimale. G.Falgairette, P.Obert, P.Duché, Aptitudes physiques de l’enfant au cours de la croissance et de la maturation : influence de l’entraînement et de l’état nutritionnel, in Enseigner l’EPS, AFRAPS, Paris, 1993.

48 peut-on améliorer la consommation maximale d’oxygène par l’entraînement ?
La notion de période sensible La notion de période sensible suppose qu’à certaine période du développement de l’enfant et de l’adolescent, il existerait des fenêtres temporelles au cours desquelles l’organisme est particulièrement réceptif à certaines sollicitations du milieu. Selon J.Weineck (1992), il existerait une période sensible du dév. de la consommation maximale d’oxygène durant la première phase de la puberté (11/12 ans filles ; 12/13 ans garçons) : « le dév. de l’endurance est optimale durant la première phase de la puberté » et « c’est à cet âge que seront construites les bases de la capacité de perf. ultérieure ». Le moment propice se situerait autour de la phase de croissance rapide.(K. Kobayashi, 1978).

49 peut-on améliorer la consommation maximale d’oxygène en eps ?
En rappelant que l’influence de l’exercice est plus sensible sur l’amélioration de l’endurance aérobie que sur VO2max, E.Van Praagh & L.Léger (1999) soulignent que «  VO2max n’est pas significativement améliorée par l’EPS ‘‘traditionnelle’’ ». C.Hausswirth & D.Lehénaff (1997) observent une augmentation de 5 % de la VMA avec une classe de 3e de 33 élèves sur 12 séances. M.Gerbeaux et coll. (1998) observent une augmentation de 0,5 km/h de la VMA sur 6 séances et 1km/h sur 12 séances. C.Hausswirth & D.Lehénaff , Course d’endurance : les tests en question, in EPS n°266, 1997. Gerbeaux et col. Apport des travaux en physiologie de l’exercice à la pratique des populations scolaires, in J.-P.Barrué & A.Terrisse, Recherches en EPS : bilan et perspectives, Ed. Revue EPS, Paris, 1998.

50 peut-on améliorer la consommation maximale d’oxygène en eps ?
H.Assadi et al. (1998) ont comparé trois études pour évaluer les progrès possibles au cours d’un cycle de travail à VMA : Collège Les Epontots, Le Creusot, 1987  augmentation de 1,44 km/h de la VMA sur 7 semaines avec une classe de 6e. Lycée Naval de Brest, 1989  augmentation de 1km/h de la VMA sur 10 séances avec des élèves dont l’âge moyen est de 21.5 ans. Collège J.Prévert de Châlons en Champagne,  augmentation moyenne comprise entre km/h (4e filles) et km/h (6e garçons) sur 7 séances auprès d’un échantillon de 1000 élèves âgés de 11 à 17 ans.  « Les progrès en VMA s’échelonnent entre 0.7 et 1.4 km/h. Finalement, dans les conditions d’un travail scolaire, c-a-d une séance hebdomadaire, on note une progression moyenne de l’ordre de 1 km/h ». H.Assadi, M.Berbeaux, J.Gay, M.Vinzant, Ce qui est réalisable à l’école : développer la VMA en milieu scolaire, in Rencontres chercheurs/praticiens, Dossier EPS n°35, Ed. Revue EPS, 2e édition, Paris, 1998.

51 Herrera Cazenave & O.Bessy (1993) proposent 5 conditions à respecter :
une définition de l’activité (trait. didactique) qui induit la poursuite simultanée d’objectifs de développement, d’attitude et de méthode, un mode d’entrée en cohérence avec les représentations des élèves et leurs motifs d’agir (  défis personnels à partir d’un test initial, variété des formes de travail, méthode par intervalles, visualisation des vitesses de course, formes collectives…), des charges de travail adaptées et qualitatives (respect d’une intensité de travail comprise entre 80 et 110% de la VMA et d’un volume de séance proche de la distance parcourue lors du test), Le développement des ressources aérobies en EPS : illusion ou réalité ?, in Enseigner l’EPS, AFRAPS, Paris, 1993. 51

52 Herrera Cazenave & O.Bessy proposent 5 conditions à respecter :
4. une stratégie d’enseignement efficace (sur la base d’une pédagogie du projet ou du contrat permettant de renseigner régulièrement les élèves sur leurs progrès et de les impliquer activement dans leur projet de course), 5. et une programmation originale (cycles longs de 12 séances, couronnement du travail avec un cross d’établissement, transversalité d’une APSA à l’autre en recherchant la supplémentarité des effets physiologiques). Le développement des ressources aérobies en EPS : illusion ou réalité ?, in Enseigner l’EPS, AFRAPS, Paris, 1993. 52

53 Les conditions pour améliorer la consommation maximale d’oxygène en EPS
dimensionnaliser l’intensité (= niveau de sollicitation des ressources bioénergétiques) des tâches (J.P.Famose, 1983), de façon à contraindre suffisamment les systèmes physiologiques de production d’énergie (égale ou sup. à VMA). individualiser cette intensité de travail grâce à un ou plusieurs tests (début de cycle, milieu de cycle) de VMA (Léger, Brue, Cazorla, Gacon & Assadi),  l’intensité se règle ensuite en % de VMA individuel. éventuellement parfaire cette individualisation par un test de Temps limite à VMA (V.Billat, 1998) car le temps de maintien de VMA (et donc de VO2max) varie de 6 à 11 min. selon les sujets.  Protocole = échauffement de min. à 60% de la VMA. Puis en 20 sec., atteindre sa VMA et la maintenir le plus longtemps possible. La durée obtenue correspond au temps limite à VMA et VO2max. J.P.Famose, Stratégies pédagogiques, tâches motrices et traitement de l'information, in Dossiers EPS n°1, Ed. Revue EPS, 1983. V.Billat, Physiologie et méthodologie de l’entraînement, De Boeck Université, Bruxelles et Paris, 1998.

54 Les conditions pour améliorer la consommation maximale d’oxygène en EPS
en raison de la pénibilité lié à l’effort physique concevoir des modalités d’enseignement variées et originales : Propositions de Gouju (1993) qui proposent un mode d’entrée dans l’activité course d’endurance autour des 4 sources de dissonance de Berlyne (1970) : la nouveauté, la surprise, la complexité et le conflit. Propositions de Delaveau & Mirabel (2005) qui proposent une alternance de formes de travail en continu (par ex. 20 min. à % de VMA), et de formes de travail par intervalles ou intermittent (par ex. « long-long » type 3 min. à % de VMA, ou « court-court » type 30 sec. À % de VMA). Le cycle de 11 séances présentent des thèmes variés : tests de VMA et de temps de soutien à VMA, connaissance et maîtrise des allures (régularité), sollicitation du temps de soutien à VMA, performance collective sur une distance donnée, relais classiques… favoriser la participation volontaire de tous = dédramatiser l’effort (en l’adaptant aux ressources de chacun, même les élèves déjà en surpoids), masquer l’effort (en l’associant à des tâches surajoutées), faire apparaître les conséquences de l’effort (en termes de progrès grâce à des critères contrôlables par l’élève lui-même), apprivoiser l’effort (par un travail autour de la gestion de l’effort). F.Delaveau, L.Mirabel, Course de durée, une alternative aux 20 minutes, in Revue EPS n°316, 2005.

55 Les conditions pour améliorer la consommation maximale d’oxygène en EPS
proposer des cycles d’enseignements suffisamment longs = 10 à 12 séances (D.Delignières, 2001). profiter des périodes sensibles du développement pour programmer les cycles sollicitant prioritairement la filière aérobie pendant la période pubertaire : « l’âge d’or du dév. de VO2max se situe entre 10 et 15 ans » (Gacon, Assadi, 1990). entretenir ensuite les effets sur VO2max par une programmation cohérente des cycles d’APSA = rechercher la transversalité pour éviter aux « traces » adaptatives laissées par les efforts aérobies de se « perdre » sur la durée : « une fois le cycle terminé, il ne faut pas oublier d’entretenir les capacités acquises, sinon elles chutent rapidement en cas de non sollicitation » (Gacon, Assadi,1990)  principe d’une « cohérence interactive des cycles » (M.Delaunay, C.Pineau, 1989). D.Delignières, Plaisir et compétences, Contre-pied n°8, SNEP, Paris, 2001. R.Gacon, H.Assadi, Vitesse max. aérobie, éval. et dév., in Revue EPS n°222, 1990.

56 Les conditions pour améliorer la consommation maximale d’oxygène en EPS
ne pas réserver à la course de durée le statut d’activité bioénergétique : envisager un mode d’entrée énergétique (traitement didactique) pour d’autres APSA = sports collectifs, natation, course d’orientation, vélo tout terrain, musculation, sports de combat, sports de raquette, etc.  voir exemple de programmation de F.Lab (1996). faire de tout échauffement une occasion pour solliciter la filière aérobie (= routiniser, dans l’activation cardio-pulmonaire démarrant toutes les séances d’EPS, une période d’effort aérobie).  l’amélioration de VO2max doit être attaquée sur plusieurs fronts, et ne peut être réservée à un seul cycle d’enseignement dans l’année. F.Lab, Les capacités aérobies, un objectif transversal, in Revue EPS n°258, 1996.

57 Quelques citations qui méritent d’être retenues
« La perturbation, la contradiction constituent l’élément moteur du développement et des apprentissages » Jean Piaget, 1987. « Pour optimiser le développement corporel et sportif des enfants et des adolescents, il est indispensable d’avoir quelques connaissances fondamentales sur les particularités physiques et psychiques de l’enfant à chaque étape de son développement » J.Weineck, 1992.

58 Quelques citations qui méritent d’être retenues
« Les stimuli liés au mouvement ou à une charge de travail sont une nécessité physiologique pour le développement psychophysique optimal des enfants et des adolescents. Tous les systèmes de l’organisme se développent de manière optimale lorsque les stimuli sont adéquats, c’est à dire s’ils sont appliqués suffisamment tôt, au moment opportun, et s’ils sont durables » J.Weineck, 1992. Nous avons construit notre réflexion sur trois idées complémentaires : d’une part, l’idée que « la perturbation, la contradiction constituent l’élément moteur du développement et des apprentissages » (Jean Piaget, Psychologie, Paris, Gallimard, collection La pléiade, 1987), d’autre part l’idée que « l’apprentissage ne coïncide pas avec le développement mais l’active » (L.-S. Vygotsky, Pensée et langage, Editions sociales, 1985), enfin l’idée que « pour optimiser le développement corporel et sportif des enfants et des adolescents, il est indispensable d’avoir quelques connaissances fondamentales sur les particularités physiques et psychiques de l’enfant à chaque étape de son développement » (Jürgen Weineck, Biologie du sport, Paris, Vigot, 1992). Dès lors, l’enseignant d’EPS qui vise le développement moteur de ses élèves doit s’affirmer comme un expert en aménagement des « perturbations » et des « contradictions », tout en ayant une parfaite connaissance du sujet « épistémique », car il est nécessaire de savoir ce que l’élève peut faire aujourd’hui, pour envisager ce qu’il pourra faire demain. Nous avons montré que cette expertise suppose d’abord le choix d’APSA plus particulièrement adaptées au développement de certaines capacités, mais aussi la réalisation d’un traitement didactique permettant de mettre en évidence des contraintes particulièrement ajustées aux effets recherchés, ce à quoi s’ajoute le dosage de ces sollicitations pour respecter le principe de la « zone proximale de développement » de L.-S. Vygotsky (ibid). La notion de période sensible permet à l’enseignant de « contrôler » la dimension temporelle du développement moteur : grâce à elle, il programme les APSA, mais aussi dose la difficulté et l’intensité des tâches, de façon à faire correspondre les contraintes avec les « fenêtres temporelles » durant lesquelles l’organisme est le mieux préparé à les recevoir. Dans cette perspective, il envisage nécessairement les modalités d’une différenciation pédagogique, celle-ci étant rendue nécessaire par l’hétérogénéité des vitesses de développement. Enfin, nous avons souligné qu’une attitude volontariste de l’enseignant d’éducation physique vis-à-vis du développement moteur était possible, mais à condition d’organiser une régularité temporelle des contraintes environnementales supports des transformations attendues. Ainsi est-il particulièrement important de maximiser le temps d’engagement moteur sur la tâche, d’établir des liens intelligibles dans la planification des activités, et de « routiniser » certaines procédures favorables au développement des capacités motrices. Sans renoncer à une conception moniste de la motricité humaine, nous avons différencié trois types de ressources motrices, elles-mêmes renvoyant à trois grands champs scientifiques : le traitement de l’information vu par les sciences cognitives, la coordination des actions surtout appréhendée par les données neurophysiologiques, et les dimensions énergétiques des conduites telles qu’elles sont étudiées par la physiologie et la biomécanique. Dans la perspective du développement moteur, ces champs scientifiques éclairent l’enseignant à la fois sur les étapes (point de vue des « structures »), et sur les processus (point de vue de la « genèse ») du développement. Plus concrètement, elles l’aident à rendre pertinentes les interactions entre les apprenants et les activités enseignées, car elles le renseignent sur le « quoi » enseigner (nature des contraintes), le « comment » l’enseigner (caractéristiques des contraintes), et le « à quel moment » l’enseigner (organisation temporelle des contraintes). Ainsi que le souligne Jürgen Weineck, « les stimuli liés au mouvement ou à une charge de travail sont une nécessité physiologique pour le développement psychophysique optimal des enfants et des adolescents. Tous les systèmes de l'organisme se développent de manière optimale lorsque les stimuli sont adéquats, c’est à dire s'ils sont appliqués suffisamment tôt, au moment opportun, et s'ils sont durables » (ibid). Il n’existe donc pas de science propre à l’éducation physique, même si celle-ci bénéficie de l’éclairage d’une pluralité de références scientifiques. D’autre part, si l’importance de ces données a été soulignée, celles-ci doivent, en EPS, rester « à leur place ». Aussi souscrivons-nous à cette citation de Pierre Arnaud : « La science se définit par l'ensemble des connaissances relatives à un objet d'étude : son domaine est celui du savoir. L'éducation vise la transformation des personnes en fonction d'un certain nombre de valeurs : son domaine est celui du pouvoir » (Les savoirs du corps, Lyon, PUL, 1983). Enfin, nous souhaiterions rappeler que si les attitudes et les méthodes sont très souvent évoquées au sein de l’éducation physique et sportive d’aujourd’hui, nous devons rester attachés à ce qui reste historiquement (et peut-être hiérarchiquement), la première finalité de l’éducation physique et sportive : le développement des capacités nécessaires aux conduites motrices. Même la notion très actuelle de gestion future de sa vie physique ne peut être dissociée de cette première finalité, car le développement moteur est à la base d’une disponibilité motrice qui rendra plus efficiente et plus attrayante la pratique physique future.

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61 Evolution de la vitesse maximale aérobie (VMA) en fonction de l’âge pour les garçons et les filles entre 6 et 18 ans.

62 Les tests d’évaluation de VMA
Test de Léger-Bouchet (1980) : il s’agit de suivre la vitesse rythmée par une bande sonore pré-enregistrée (incrémentation de 1km/h toutes les 2 min à partir de 8 km/h). A chaque son, il faut être positionné au niveau de l’un des repères placés tous les 50m le long d’une piste de 400m. L’épreuve est interrompue lorsque le coureur ne parvient plus à suivre la vitesse imposée (= n’est plus au niveau du repère). VMA correspond à la vitesse du dernier palier. l’épreuve de course navette de Léger et Lambert (1982) : épreuve qui procède par des navettes aller-retour, entre deux plots espacés de 20 m (facilité d’utilisation mais relances constantes nécessaires). le VAM-éval de Cazorla et Léger (1992) : même protocole que Léger-Boucher, mais la vitesse est incrémentée de 0,5 km/h toutes les mn depuis 8.5 km/h (VMA obtenues plus précises). Test de Brue (1985) : il s’agit de suivre un « lièvre » cycliste dont la vitesse est très rigoureusement imposée (braquet et fréquence de pédalage). L’allure est augmentée de 0,25 à 0,30 km/h toutes les 30’’ selon les paliers (vitesse de départ = 6,5 km/h). VMA correspond au dernier palier complété. Le TUB II de Cazorla (1990) : C’est un test intermittent à intensité progressive dont le principe est de réaliser des paliers de 3 min séparés par un intervalle de repos de 1 min. sur une piste balisée par des plots tous les 20 mètres. Le progression est de 8, 10, 12 km/h, puis 13, 14, 15, 16, 17, 18… km/h. Un retard sur 3 ou 4 plots consécutifs marque l’arrêt du test. Le 30/30 de Gacon-Assadi (1990) : alternance de séquences de travail et de séquences de repos de 30 sec. Doser son effort pour tenir au minimum 8 min. et au maximum 15 minutes. La VMA correspond au dernier palier complet.

63 La recherche-action de F.Lab (1996)
Hypothèse de départ = l’amélioration des capacités aérobies dans une pratique multiactivités est possible et cela permet l’obtention de progrès significativement supérieurs à ceux atteints en un seul cycle de course d’endurance. Comparaison de 2 classes semblables sur le plan statistique : Une classe témoin  6 séances de course de durée (travail individualisé à VMA) ; Une classe expérimentale  un cycle de football et un cycle de lutte dans lesquels est intégré une travail de développement des capacités aérobies. Par exemple en football = exercice en aller-retour sur le terrain. 5 attaquants ont pour but de faire progresser la balle le + vite possible pour aller marquer. 5 défenseurs, prenant leur départ 20 m derrière les attaquants, doivent intercepter le ballon avant le tir (séance n°5). Par exemple en lutte = réaliser 2 séries de 10 combats de 20 sec., récupération de 20 sec. Entre les combats, 5 minutes entre les séries (séance n°2). Contrôle = même test de VMA. Résultats : les progrès furent significativement plus importants pour la classe travaillant en multi-activités : Classe témoin VMA km/h. Classe expérimentale VMA km/h. Explications : plus grande quantité de travail + motivation (variété des situations). Problème majeur : contrôle des charges de travail et leur individualisation. Attention : forme de travail qui vient consolider un cycle de course, pas le remplacer. F.Lab, Les capacités aérobies, un objectif transversal, in Revue EPS n°258, 1996.