Nouvelles idées de programmation pour les exercices cardio traditionnels, partie 1

Les programmes cardio continuernt d'évoluer compte tenu de l'évolution des besoins et des désirs des pratiquants. Poussés en partie par des contraintes de temps, mais aussi par des recherches émergentes, ce sont les programmes courts, intenses et efficaces en termes de temps qui sont peut-être le choix le populaire aujourd'hui. Cependant, ce format peut ne pas plaire à tous, et il n'est pas non approprié pour de nombreux pratiquants novices qui entreprennent des exercices où les expériences positives sont essentielles à l'adhésion et au succès à long terme. Ce sont des formats traditionnels à l'état stationnaire (SS) ou récents à intervalle aérobie (AI) qui peuvent mieux répondre à leurs besoins. Des recommandations de programmation existent pour guider les personnes qui conçoivent des exercices de SS, mais des limites avec ces directives existent également. L'objectif de cet article (partie 1) est de discuter de certaines de ces limitations, de fournir une alternative de programmation simple pour les nouveaux utilisateurs, puis d'introduire les principes scientifiques derrière ce qui est peut-être la méthode de programmation la précise et la personnalisée - une méthode dérivée d'un métabolisme spécifique. marqueurs uniques à l'individu.

Pourcentage d'erreur de fréquence cardiaque maximale

Les variables de programmation manipulées dans la conception des programmes SS sont encapsulées par l'acronyme FITT-VPP (fréquence, intensité, temps, type, volume, modèle, progression) présenté par l'American College of Sports Medicine (ACSM), mais présentent des limitations inhérentes (1) . Par exemple, l'utilisation d'une formule de fréquence cardiaque maximale (FCM) prédite selon l'âge pour mesurer l'intensité de l'exercice démontre des marges d'erreur importantes qui méritent d'être prises en compte dans la programmation.

La formule de MHR prédite selon l'âge, 220 - Âge, continue d'être utilisée comme base pour prescrire des programmes d'exercice et comme critère pour atteindre un effort maximal. Malgré son utilisation répandue en tant que partie intégrante de notre culture cardio depuis 45 ans, sa validité a été étudiée et démontrée pour montrer une erreur significative (2 - 5). Bien que cette équation ait été initialement déterminée arbitrairement à partir des résultats de 10 études dans les années 1970 (6), des recherches ultérieures démontrent que l'erreur dans l'écart-type de cette estimation est d'environ dix à douze batnts. Comme l'illustre la figure 1-1 et en utilisant 12 batnts comme exemple pour les jeunes de 20 ans, cela implique que pour un écart-type d'une population (~ 68%), leur vraie FCM chute de 12 batnts de chaque côté du nombre calculé, alors que pour deux écarts types (~ 95% d'une population), cette erreur double à 24 batnts. Cela introduit une erreur significative dans les intensités de surentraînement et de sous-entraînement pour les individus.

Figure 1-1: L'écart type de la formule 220 - Âge en utilisant les enfants de 20 ans comme exemple.

De , cette équation n'a jamais été établie avec un échantillon de population comprenant un nombre suffisant d'adultes jeunes et âgés. Par conséquent, la formule 220 - Age ne valide pas la FCM sur toute la tranche d 'âge adulte chez les humains en bonne santé. Par exemple, une personne de 60 ans peut facilement dépasser une FCM calculée de 160 batnts par minute (bpm) alors qu'une personne de 20 ans peut ne jamais atteindre 200 bpm (7). Une autre considération importante lors de l'utilisation du% MHR est qu'il ne tient pas compte des écarts de fréquence cardiaque au repos (RHR) comme illustré dans le tableau 1-1. Par exemple, un individu avec un RHR de 50 bpm devra s'entraîner beaucoup dur pour atteindre 140 bpm qu'un individu avec un RHR de 75 bpm. Cela peut encore exagérer la possibilité de sur ou sous-prescrire des intensités de formation appropriées ou prévues pour les individus.

Bien que cette formule stipule que les personnes du même âge présentent des MHR similaires, ce nombre varie considérablement parmi les personnes du même âge et ne montre pas une baisse constante d'un batnt avec l'âge. Alors que l'âge explique environ 80% des variances individuelles de la FCM, les niveaux de conditionnement et d'autres facteurs exercent également une influence (4). Le vieillissement montre une diminution graduelle de la FCM en raison de la sensibilité du cœur aux catécholamines (par exemple, l'épinéphrine) médiée par les récepteurs β et des changements physiologiques dans le nœud sino-auriculaire du cœur qui abaissent le cœur inotrope (force) et chronotopique (taux) réponses. La vérité cependant, c'est que ce nombre (c'est-à-dire, MHR) peut rester quelque peu constant pendant 20 ans chez les individus conditionnés (7).

Tableau 1-1: Écart dans l'estimation de l'intensité de l'exercice en utilisant le% de FCM entre deux enfants de 30 ans.

D'autres facteurs influencent la MHR - la génétique exerce une influence significative sur la RHR et la MHR qui est indépendante de l'âge ou du niveau de conditionnement. La performance à l'exercice n'est pas influencée par la FCM et en fait, certaines personnes éprouvent une diminution de la FCM avec des niveaux de conditionnement améliorés en raison de l'expansion du volume sanguin, qui à son tour augmente le volume systolique et le débit cardiaque. Le MHR est également influencé par l'altitude où il est estimé qu'il chutera d'environ un bpm par 1000 pieds d'altitude étant donné notre incapacité à nous entraîner aussi fort.

Par la suite, au cours des dernières années, l'ACSM et d'autres organisations ont reconnu qu'il existe des formules mathématiques précises pour MHR avec des écarts-types petits et recommandent maintenant que si l'on choisit d'utiliser% MHR, d'utiliser ces formules au lieu de Fox et Haskell 220 - Age calcul. Des exemples de certaines formules sont présentés dans le tableau 1-2 (1, 5).

Tableau 1-2: Formules mathématiques% MHR précises

À votre tour: faites le calcul: Using the three mathematical formulas provided in table1-2 and traditional 220-Age formula, calculate Cassidy’s and Rachel’s target heart rates at 70% MHR if Cassidy is 22 years old and Rachel is 59 years old.

Une alternative de programmation simple

La fréquence cardiaque (par exemple,% MHR, réserve de fréquence cardiaque) n'est qu'une méthode par laquelle nous pouvons mesurer l'intensité de l'exercice. Il existe d'autres méthodes simplistes, comme les évaluations de l'effort perçu (EPR) et le test de la parole, qui peuvent améliorer l'expérience globale de l'exercice et l'adhésion des nouveaux pratiquants.

Le volume (fréquence x durée) et l'intensité sont les deux principales variables manipulées dans la conception des programmes cardio et sont intégrées dans le Modèle VIP (volume-intensité-progression). Ce modèle simple peut s'avérer bénéfique pour une personne débutante qui n'est pas familière ou ambivalente avec les mesures de la fréquence cardiaque (FC) ou qui ne souhaite peut-être pas surveiller la FC. Ce modèle peut également servir les sportifs qui préfèrensurer les réponses physiologiques collectives plutôt que la simple fréquence cardiaque. La multiplication du volume par l'intensité fournit un nombre quantifiable que l'exerciseur doit cibler tout en fournissant simultanément une base de progression. Les directives de base pour l'utilisation de ce modèle sont simplement de suivre:

• Identifiez une fréquence et une durée appropriées qui sont gérables et atteignables. Par exemple, trois fois par semaine pendant 20 minutes. Fréquence multiple par durée pour calculer le volume total (par exemple, 3 x 20 minutes = 60 minutes).
• Sélectionnez une intensité appropriée en utilisant un score RPE qui fournit la surcharge et l'expérience appropriées. Le tableau présenté dans le tableau 1-3 ou l'échelle de ratio de catégorie Borg 0-10 sont des exemples d'échelles RPE appropriées.

Tableau 1-3: Echelle RPE simple 1-10

• Multipliez le volume calculé par l'intensité sélectionnée (par exemple, 5) pour déterminer votre objectif prévu pour la semaine, puis décidez d'un taux de progression approprié (par exemple, 10%). Par exemple:
• Volume: 3 x 20 minutes = 60 minutes
• Intensité = 5 sur 10
• Points cibles: 60 minutes x RPE de 5 = 300 points

Suite à un taux de progression hebdomadaire de 10%:

• Semaine 1 = 300 points
• Semaine 2 = 330 points
• Semaine 3 = 365 points

• La progression doit être basée sur la réalisation d'objectifs hebdomadaires, ce qui lui confère le droit de progresser. Bien que ce modèle crée une responsabilité dans le suivi des progrès individuels, il permet simultanément une certaine flexibilité dans la façon dont les points ciblés peuvent être atteints, comme illustré dans le tableau 1-4. Par exemple, l'objectif peut être d'atteindre le total de points hebdomadaire attribué comme indiqué, mais le modèle tient compte des changements imprévus qui peuvent survenir dans la vie. Les options consistent à manipuler les variables ensemble (par exemple, réduire la durée de l'entraînement, mais toujours atteindre des points par la fréquence ou l'intensité). Rappelez-vous cependant que bien que intensité est une méthode efficace pour stimuler l'adaptation et la dépense calorique, elle peut également augmenter la probabilité d'attrition associée à de mauvaises expériences. Par conséquent, il serait judicieux de définir les paramètres de manipulation de l'intensité.

Tableau 1-4: Manipulation des variables de programmation

Marqueurs métaboliques dans le corps

La référence métabolique traditionnelle à l'entraînement a longtemps été VO₂ et intensités exprimées en pourcentage de VO₂max, VO₂pic, ou VO₂ réserve (VO₂R). Bien que la recherche soutenant VO₂ comme une référence métabolique est forte, les applications pratiques du test VO₂ et en surveillant l'intensité avec (par exemple, VO₂pic, VO₂max, VO₂réserve) limite son utilisation. Plus récemment, la recherche a fourni une meilleure compréhension du métabolisme et un aperçu spécifique des marqueurs ventilatoires uniques que nous pouvons maintenant utiliser dans la programmation d'exercices (8). Comme l'illustre la figure 1-2, à mesure que l'intensité de l'exercice augmente, la ventilation augmente également d'une manière quelque peu linéaire. Les seuils ventilatoires décrivent cependant des écarts non linéaires dans cette relation qui correspondent à des événements métaboliques significatifs survenant dans le corps appelés seuil ventilatoire un (VT1) et seuil ventilatoire deux (VT2) (7). Avant VT1, la ventilation augmente assez linéairement avec l'intensité de l'exercice, puis démontre une légère déviation ou augmentation (VT1). Cette augmentation linéaire établie se poursuit dans des intensités élevées jusqu'à ce qu'une seconde déviation se produise, qui définit VT2, un événement communément appelé le seuil de lactate par de nombreux praticiens et le public.

Figure 1-2: Ventilation pulmonaire illustrant VT1 et VT2.

Bien que VT1 et VT2 puissent être mesurés avec précision dans un laboratoire, des estimations qui peuvent être facilemensurées sur le terrain ont également été développées pour permettre aux praticiens d'évaluer ces marqueurs et de programmer en conséquence - par exemple, le test de parole est utilisé pour mesurer VT1. À l'origine, le test de conversation a été développé comme une méthode informelle et subjective d'estimation de l'intensité de l'exercice basée sur le niveau de confort de s'engager dans une conversation continue. Cependant, la recherche confirme l'utilité d'évaluer la capacité de parler continu en tant que marqueur de VT1. Des études menées sur différents groupes de populations ont démontré que le test de la parole est un très bon marqueur de VT1 (9-11). Une condition pour parler confortablement nécessite le contrôle de la fréquence respiratoire, mais spécifiquement la phase d'expiration, qui est le moment où nous parlons (8). Au fur et à mesure que l'intensité de l'exercice progresse, les augmentations ventilatoires sont attribuées à l'augmentation du volume respiratoire (défini comme le volume courant), puis à la fréquence respiratoire.

• Sous VT1, parler en paragraphes entiers et utiliser des phrases longues est généralement considéré comme confortable. En règle générale, les individus répondent à un certain nombre de stimuli provoquant la parole (par exemple, serment d'allégeance, jeu d'alphabet - «A si pour pomme, B est pour garçon», etc.) et peuvent parler confortablement pendant au moins 10 secondes.
• VT1 représente le point auquel la parole continue n'est confortable (c'est-à-dire qu'elle est devenue difficile, mais pas difficile) et est généralement caractérisée par la capacité à n'utiliser que des phrases courtes.
• Au-dessus de VT1, au fur et à mesure que l'on se dirige vers VT2, cette conversation continue commence à devenir difficile là où seules des phrases et des phrases très courtes sont possibles. VT2 est généralement identifié lorsque l'on ne peut prononcer que quelques mots entre les respirations ou lorsque la parole n'est pas possible.

VT1 représente l'intensité de l'exercice où la parole continue passe de confortable à difficile à inconfortable. Comme l'illustre la figure 1-3, il reflète le point de croisement où notre principal carburant passe des graisses aux glucides (c'est-à-dire en passant de 51% de matières grasses / 49% de glucides à 49% de matières grasses / 51% de glucides), ce qui est expliqué dans détail dans la section suivante. Mais ce que signifie VT1 en tant que marqueur métabolique est le début de la perte de notre capacité à continuer à utiliser les graisses comme carburant principal, qui est une mesure de l'efficacité aérobie ou de la qualité calorique. Les programmes d'entraînement cardio efficaces, qu'ils soient conçus pour les athlètes ou non, ne devraient jamais se concentrer uniquement sur la façon dont on peut travailler (c'est-à-dire la quantité calorique). Au contraire, ils devraient viser à entraîner le corps à utiliser les graisses efficacement pendant des exercices d'intensité élevée ainsi que lorsque le corps est au repos.

Figure 1-3: Utilisation de carburant entre le repos et l'exercice maximal.

Respiration cellulaire des carburants

D'un point de vue métabolique, ces changements dans la parole représentent des rapports changeants d'oxygène utilisé et de dioxyde de carbone produit qui reflètent l'utilisation du carburant que nous allons maintenant expliquer. Il est bien entendu qu'à des intensités d'exercice faibles, le corps favorise les graisses comme carburant étant donné que l'apport en oxygène est suffisant pour répondre au besoin supplémentaire de métaboliser les graisses et que la demande d'énergie est encore relativement faible. En examinant l'équation chimique équilibrée d'un acide gras libre commun utilisé par les cellules musculaires (c'est-à-dire l'acide palmitique), nous remarquons une disparité entre la quantité d'oxygène utilisée (23O₂) et la quantité de dioxyde de carbone produit (16CO₂). De cela, nous pouvons en déduire que le défi cardiorespiratoire pour le corps réside dans l'inspiration (en prenant d'oxygène dans le corps) et non avec l'expiration où moins de dioxyde de carbone est produit qui nécessite son élimination.

C₁₆H₃₂O₂ + 23O₂ = Énergie + 16CO₂ + 16H₂O

Cette demande d'oxygène supplémentaire en cas de stress à l'effort est satisfaite initialement en augmentant le volume courant (TV) comme en témoignent les changements initiaux de ventilation que nous observons au début d'un exercice d'intensité modérée (les augmentations de la TV précèdent les augmentations de la fréquence respiratoire). L’expiration restant un processus lent et progressif à ces intensités - expulsant doucement les petites quantités de dioxyde de carbone produites, il est prudent de supposer que la capacité d’une personne à parler en continu ne devrait pas être compromise étant donné la façon dont la parole est exécutée pendant la phase d’expiration. Par conséquent, lors de l'utilisation du test de conversation, lorsque la parole reste confortable, on peut supposer que les graisses sont le principal carburant (8).

Si nous examinons maintenant l'équation chimique équilibrée du glucose, présentée ci-dessous, nous remarquons que la disparité des quantités de gaz n'existe (c'est-à-dire entre la quantité d'oxygène utilisée et le dioxyde de carbone produit). Compte tenu de ces quantités égales, notre défi cardiorespiratoire réside désormais à la fois dans l'inspiration (inhaler d'oxygène) et dans l'expiration (expirer de dioxyde de carbone). Rappelez-vous également que le glucose produit moins d'énergie par molécule qu'un acide gras et qu'il est favorisé lors d'exercices de haute intensité. Collectivement, cela signifie des taux d'utilisation rapides du glucose par rapport aux graisses et des volumes beaucoup importants d'oxygène nécessaire et de dioxyde de carbone produit.

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ = Énergie + 6CO₂ + 6H₂O

De , à mesure que nous passons à des intensités d'exercice élevées, nous commencerons également à accumuler de grandes quantités de lactate et d'hydrogène qui se répandent dans le sang à partir des cellules musculaires étant donné la grande contribution de nos voies anaérobies. Notre besoin de tamponner ces ions hydrogène génère du dioxyde de carbone supplémentaire que nous expulsons de nos poumons. Collectivement, la production rapide de dioxyde de carbone respiratoire ce volume supplémentaire dérivé de notre sys tampon crée un besoin d'expirations forcées. Une expiration énergique raccourcit la durée de la phase d'expiration, permettant ainsi à la prochaine phase d'inspiration de se produire tôt - augmentant notre ry respiratoire. Comme la conversation est exécutée pendant la phase d’expiration, la capacité d’une personne à parler est maintenant compromise. Les respirations courtes et forcées rendent la conversation en phrases longues difficile car elles deviennent forcées et saccadées. Par conséquent, lors de l'utilisation du test de parole, lorsque la parole devient difficile, on peut supposer que le glucose est le principal carburant (8).

Maintenant que nous avons une compréhension claire de VT1 et de parler; efficacité aérobie et utilisation du carburant, nous pouvons maintenant enr une discussion sur la manière d'administrer un test pratique sur le terrain qui mesure le VT1, et sur la conception de programmes d'entraînement efficaces visant à améliorer l'efficacité aérobie. Ces informations seront fournies dans Deuxième partie de cette série de programmation cardio.

Les références:

1. Collège américain de médecine du sport, (2014). Directives de l'ACSM pour les tests d'effort et la prescription (9^e). Philadelphia, PA, Wolters Kluwer/Lippincott Williams & Wilkins.
2. Whaley MH, Kaminsky LA, Dwyer GB, Getchell LH et Norton JA, (1992). Prédicteurs de sur- et sous-performance de la fréquence cardiaque maximale prédite par l'âge. Médecine et science dans le sport et l'exercice, 24: 1173-1179.
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