Perte de vitesse et fatigue

Le suivi et la gestion de la charge d’entraînement, à la fois aiguë et sur des périodes plus longues (chronique), constituent l’un des piliers de la mise en œuvre de stratégies d’amélioration des performances. Quel que soit le procédé ou le modèle mis en œuvre, chacun d’entre eux a pour seul but de manipuler la FATIGUE.

Tous les entraîneurs du monde entier savent à quel point il est important de surveiller et de gérer la fatigue, non seulement pour améliorer la performance de manière générale, mais aussi pour réduire le risque de blessure, éviter l’inhibition de l’adaptation adéquate et atteindre la performance maximale à des moments précis, tels que des matchs ou des compétitions importantes.

En fait, chaque programme d’entraînement gère par définition la fatigue. Bien que la gestion des charges d’entraînement soit répandue, elle est plutôt biaisée, car la fatigue et non la charge est le facteur limitant et le principe sous-jacent à tout schéma de périodisation : linéaire, ondulatoire, par blocs, par exemple !

Il existe différentes techniques qui peuvent être utilisées afin de suivre la fatigue liée à l’entraînement et à la compétition dans le sport, à travers différentes mesures subjectives (par exemple, le RPE) ou objectives (par exemple, la puissance développée).

Mais, qu’est-ce que la fatigue en fait ? Eh bien … essayons de le comprendre …

 

Fatigue

La fatigue a été un problème pour les coachs et les entraîneurs depuis le début. Nous pouvons retracer les influences du sport et de l’armée jusqu’à la Grèce antique. Les tentatives plus modernes pour comprendre les facteurs qui déterminent la fatigue et les performances sportives remontent aux études européennes qui ont commencé à la fin du 19ème siècle. Un livre influent écrit par le physiologiste italien A. Mosso, un professeur de physiologie à l’Université de Turin, était l’un des premiers à envisager la base biologique de la fatigue qui se développe pendant l’exercice.

Les idées de Mosso n’ont pas été acceptées immédiatement dans les sciences de l’exercice, mais sont restées silencieuses jusqu’à ce qu’elles soient redécouvertes récemment1. Au lieu de cela, elles ont été remplacées après 1923 par une interprétation différente et plus simpliste promue par le prix Nobel anglais Archibald Vivian Hill. Les études qui deviendraient peut-être les plus influentes dans l’histoire de la science de l’exercice ont été menées par Hill et ses collègues à l’Université de Londres entre 1923 et 19252.

En général, la fatigue est définie comme une perte de force ou de puissance en réponse à une activité contractile et peut survenir en raison de détériorations ou d’adaptations à un grand nombre de sites physiologiques34. De plus, la fatigue peut être considérée comme une diminution ou une altération des performances induites par l’exercice5. Mais chaque définition tombe comme une approche réductionniste d’un problème plus complexe et notre compréhension de l’étiologie et des mécanismes sous-jacents à la fatigue pendant l’exercice est toujours en débat6.

Cette réduction de la capacité musculaire est limitée par des composants centraux et/ou périphériques. Les composants centraux impliquent une défaillance du SNC (système nerveux central) pour recruter des unités motrices, c’est-à-dire une réduction de la commande motrice et des composants périphériques impliquant un changement biochimique dans l’environnement métabolique des muscles, conduisant à une réponse atténuée à l’excitation nerveuse7.

Les mécanismes centraux et périphériques ont généralement été étudiés isolément, en supposant que leur combinaison se produit de manière linéaire, ce qui a probablement conduit à des biais dans l’interprétation des données et dans les conclusions obtenues. Abbiss et Laursen ont effectué une revue complète de ces modèles, y compris le modèle cardiovasculaire/anaérobie, le modèle d’approvisionnement/d’épuisement en énergie, le modèle neuro-musculaire, le modèle de traumatisme musculaire, le modèle biomécanique, le modèle de thermorégulation et, enfin, le modèle motivationnel/psychologique, qui met l’accent sur l’influence des facteurs intra-psychologiques, tels que les attentes de performance ou l’effort requis7.

Figure 1 Modèles pour expliquer la fatigue ⁷

 

De plus, selon Noakes, la fatigue n’est pas un phénomène physique, mais plutôt une perception sensorielle8. De plus, il existe des preuves irréfutables en faveur d’un modèle complexe mais intégré au niveau central de la fatigue, avec des retours afférents en provenance de la périphérie, qui informe la perception de la fatigue et entraîne une atténuation de la production de travail, qui peut être déterminée de manière consciente ou inconsciente6.

Par ailleurs, il a été proposé qu’il existe un seuil critique individuel de fatigue musculaire périphérique, associé à un certain degré / perception sensorielle de retour d’afférence. Notamment, le niveau intramusculaire induit par l’exercice de certains métabolites connus pour provoquer une fatigue périphérique (par exemple, les protons, le phosphate, etc.) est très similaire à l’épuisement, quel que soit le type d’exercice et le taux de changement individuel de perturbation métabolique9.

De cette façon, l’environnement métabolique des muscles squelettiques qui génèrent de la puissance pour soutenir un effort donné, implique une certaine afférence au système nerveux central, qui déterminera l’amplitude de l’impulsion motrice centrale pour continuer à recruter un certain nombre d’unités motrices et ainsi être capable de générer ou non la production de force requise pendant l’exercice9.

Figure 2 : Relation entre le centre de régulation téléo-anticipatif du cerveau et la perception de l’effort pendant l’exercice ⁶.

 

La meilleure définition actuelle de la fatigue est « toute perte de performance induite ou non par l’exercice en raison de divers facteurs physiologiques ou de facteurs psychologiques signalés par l’athlète ou d’une combinaison des deux ».

Pour comprendre pleinement la nature de la fatigue musculaire squelettique, différents sujets aussi divers que la neurophysiologie, la signalisation intracellulaire, la fonction vasculaire, la bioénergétique et la mécanique moléculaire sont obligatoires et il faut prendre en compte l’impact des facteurs externes tels que l’inactivité et la maladie sur les mécanismes de la fatigue3.

Enfin, même s’il n’y a aucun doute sur la relation entre la fatigue et certaines mesures objectives, il a été suggéré que la fatigue est également affectée par la perception subjective, ainsi, il est donc obligatoire d’inclure un aspect de « subjectivité » dans la définition de la fatigue10. À cause de cela, la meilleure définition actuelle de la fatigue est peut-être « toute perte de performance induite ou non par l’exercice en raison de divers facteurs physiologiques ou de facteurs psychologiques signalés par l’athlète ou d’une combinaison des deux11.

La figure 3 propose une taxonomie selon laquelle la fatigue soit définie comme un symptôme invalidant rapporté par le sujet, dérivé de deux attributs interdépendants : la fatigabilité perçue et la fatigabilité de performance.¹²

 

Dans une tentative pour fournir une grille d’évaluation plus uniforme, il est proposé que la fatigue soit définie comme un symptôme dans lequel la fonction physique et cognitive est limitée par des interactions entre la fatigabilité perçue et la fatigabilité de performance12.

Puisque, par définition, la fatigue réduit les capacités de performance sportive, de nombreux entraîneurs ont essayé de mesurer périodiquement la fatigue de leurs athlètes afin qu’ils puissent ajuster les protocoles d’entraînement en conséquence.

 

 

Mesurer la fatigue

En raison du fait que l’entraînement sous des niveaux élevés de fatigue peut entraîner une diminution de l’adaptation ou même l’inhiber, il est crucial pour tout coach, entraîneur ou scientifique du sport d’être en mesure de suivre la fatigue. De plus, avoir une idée de la « fraîcheur » d’un athlète peut fournir des informations importantes sur sa capacité à tolérer le stress de l’entraînement, sa sensibilité à s’adapter à ce stress ou même sa capacité à performer.

L’analyse et la compréhension de la relation dose-réponse d’un programme d’entraînement pour un athlète est cruciale pour maximiser les performances, éviter les blessures et le surentraînement, et est une nécessité pour mettre en place tout modèle de périodisation.

Tout stress sur un corps, y compris le stress physique des séances d’entraînement, peut être interprété comme une « dose », les niveaux de fatigue associés à cette dose peuvent être considérés comme une « réponse » et les performances ultérieures comme le « résultat ». Par conséquent, la collecte, l’analyse et la compréhension de la relation dose-réponse d’un programme d’entraînement d’un athlète est cruciale pour maximiser les performances, éviter les blessures et le surentraînement et devient nécessaire afin de créer et de mettre en place une planification d’entraînement.

En conclusion, l’avantage principal de la conception et de la mise en place d’un système de suivi de la fatigue est d’« estimer » comment chaque athlète réagit à un programme donné et, par conséquent, de l’ajuster en fonction des besoins pour garantir l’adaptation, prévenir le surentraînement, éviter les blessures et maximiser les performances.

 

L’évaluation subjective

L’efficacité potentielle de l’évaluation subjective pour le suivi des athlètes a été établie dans la littérature scientifique. Cependant, les pratiques de mise en œuvre optimales restent encore à être déterminées. L’ajout d’évaluations subjectives ont un impact sur la façon dont le bien-être des athlètes est reflété, mais il faut savoir si les données peuvent être utilisées de manière significative¹⁰.

De plus, l’évaluation subjective est facile, non invasive, peu coûteuse et ne nécessite aucun équipement et peut fournir un feedback d’information immédiat. D’autre part, la fiabilité, la familiarisation et l’analyse profonde des données sont cruciales pour augmenter la sensibilité et l’intérêt du test.

Les questionnaires d’état de forme sont l’une des évaluations les plus populaires du bien-être subjectif et sont désignés sous le nom de mesures d’auto-évaluation des athlètes. Il s’agit simplement d’un questionnaire remis à l’athlète pour qu’il évalue comment il se sent. Cela inclura souvent différents sujets tels que la qualité du sommeil, le niveau de stress lié à des facteurs en dehors de l’entraînement, la douleur physique, la perception de la fatigue13, mais en pratique, la structure et les questions utilisées dépendent entièrement des besoins des entraîneurs et de l’expérience des athlètes.

Cependant, il est important de comprendre que seuls certains questionnaires ont été scientifiquement validés et ont été jugés sensibles aux changements dans les programmes d’entraînement hebdomadaires^10,14,15. Quoi qu’il en soit, les questionnaires d’état de forme semblent bien fonctionner comme outil de suivi de la fatigue, en particulier avec de grands groupes tels que dans les environnements de sports d’équipe.

Figure 4 : Exemple de rapport quotidien de questionnaire d’état de forme. FAT = niveau de fatigue; DOL = niveau de douleur; SUE = qualité du sommeil; ENE = niveaux d’énergie; DOR = nombre d’heures de sommeil; EST = niveaux de stress; ANI = état de forme général; LIB = niveaux de libido. Plusieurs seuils numériques ont été établis et la couleur reflète le vert = bon; jaune = normal; rouge = mauvais. Les données ont été prises sur un joueur de rugby.

Il s’agit simplement d’un questionnaire remis à l’athlète pour qu’il évalue comment il se sent. Cela inclura souvent différents sujets tels que la qualité du sommeil, le niveau de stress en dehors de l’entraînement, la douleur physique, la perception de la fatigue.

L’évaluation de la fatigue est un autre outil subjectif permettant de suivre la fatigue. Il a été prouvé scientifiquement qu’il est valide et fiable11. Cette échelle a été conçue pour fournir une mesure globale de la fatigue ressentie par un individu, et cela se fait à l’aide d’une échelle de 11 points. L’échelle d’évaluation de la fatigue semble avoir une forte corrélation avec les marqueurs physiologiques de la fatigue, et elle semble également capable de différencier la perception de l’effort pendant la récupération et pendant l’exercice11.

La figure 5 : Échelle de mesure de fatigue proposée par Micklewright et al. en 2017¹¹.

Enfin, de nouvelles technologies émergentes comme le codage facial semblent pouvoir détecter la fatigue et les changements d’humeur avec précision, mais en application, la science est encore loin derrière.

 

Les mesures objetives

Il peut être un peu difficile d’évaluer les niveaux de fatigue à l’aide de mesures objectives. Tout d’abord, quelle que soit la variable que nous sélectionnons pour l’utiliser, il est obligatoire d’être consistent dans le protocole appliqué pour collecter les données (lié à la répétabilité). Il est également important de suivre et d’analyser correctement les données.

De nos jours, avec les progrès dans le domaine de la technologie sportive, il est vraiment facile d’avoir accès à des appareils de mesure cinétiques, cinématiques ou physiologiques et ce sera la limite pour choisir une variable de suivi objective.

Les variables les plus populaires ont tendance à être liées à la production de force et les protocoles impliquent généralement des sauts. Cependant, les possibilités sont infinies. Si vous pouvez penser à une manifestation maximale de la puissance neuromusculaire, elle serait certainement considérée comme une mesure objective potentielle pour évaluer la fatigue. Les sauts, l’isométrie, les squats sous-maximaux, les lancers, etc. avec le dispositif et le protocole fiable et valide approprié, peuvent être des choix valides pour mesurer la fatigue.

Je suis assez chanceux pour avoir une plateforme de force double, assez puissante pour mesurer la production de force verticale et bien sûr toutes les variables dérivées du temps telles que le RFD (rate of force development), le temps au pic de force, l’impulsion, etc. Comme la plupart des protocoles scientifiques sont basés sur les sauts pour évaluer la fatigue, j’avais aussi l’habitude d’utiliser le CMJ. Mais, le CMJ et tous les autres types de sauts sont trop dépendants de la « technique ». Ne me méprenez pas, je ne dis pas que c’est inutile, en fait, je continue à collecter des données de différents types de sauts. Mais dernièrement, j’ai changé mon évaluation de l’état de forme en passant du CMJ au tirage isométrique mi-cuisse (IMTP), et la raison n’est pas entièrement fondée sur la science mais plus heuristique. J’ai trouvé que l’IMTP était plus facile à expliquer, à mettre en place et à exécuter par les athlètes et peut-être (je ne peux pas le prouver) plus sensible aux changements.

Ainsi, l’IMTP exige qu’une personne tire sur une barre fixe avec un effort maximal sur une durée 3 à 5 secondes. Lorsqu’il est effectué sur une plate-forme de force, le test peut quantifier la force maximale, la force relative, le RFD, le temps au pic de force, etc.¹⁶.

La Figure 6 : Évaluation de l’IMTP sur une plateforme de force double. Les données ont été prises sur un joueur de rugby.

J’ai trouvé que l’IMTP était plus facile à expliquer, à mettre en place et à exécuter par les athlètes et peut-être (je ne peux pas le prouver) plus sensible aux changements.

Enfin, d’autres mesures peuvent également être utilisées, telles que les marqueurs sanguins ou salivaires, ainsi que les tests physiologiques tels que le rythme cardiaque, la variabilité du rythme cardiaque et d’autres mesures de l’état physique, qui sont courants en sport. Le suivi physiologique de la fatigue peut être visible lors de tests d’état de forme du système nerveux autonome (SNA) ou au niveau du système nerveux central (CSN). Le suivi du sommeil à l’aide de méthodes non invasives a gagné en popularité, mais nécessite toujours une évaluation clinique pour déterminer la gravité de l’altération du sommeil rapportée.

 

La perte de vitesse

Les dispositifs disponibles sur le marché, tels que le transducteur de position linéaire (LPT), sont beaucoup plus populaires, transportables, moins chers et probablement plus polyvalents que les plateformes de force. Et même si nous les utilisons généralement comme des outils d’entraînement, leur puissance pour réaliser des tests est illimitée.

En fait, l’une des utilisations les plus courantes du LPT est en fait par définition liée au suivi de la fatigue. Chaque fois que nous suivons la perte de vitesse d’une série donné, nous essayons de gérer la fatigue induite¹⁷.

Comme nous l’avons mentionné précédemment, les mesures objectives de la fatigue sont généralement, mais pas uniquement, liées aux variables mécaniques (principalement la force). Mais la vitesse est linéairement proportionnelle à la force, car plus l’application de force est importante, plus la vitesse sera importante (pour une même charge donnée). Et lorsque la fatigue se manifeste, la force et la vitesse produite diminue¹⁷.

L’une des utilisations les plus courantes du LPT est par définition liée au suivi de la fatigue.

En fait, les études ont montré qu’il existe une forte corrélation entre les mesures mécaniques (diminution de la vitesse et de la hauteur de saut au contre mouvement jump) et métaboliques (lactate, ammoniac) de la fatigue, ce qui confirme la validité de l’utilisation de la perte de vitesse pour quantifier objectivement la fatigue neuromusculaire pendant l’entraînement contre résistance et ainsi convertir la perte de vitesse en un puissant outil pour créer les adaptations souhaitées¹⁷.

De plus, la vitesse la plus élevée atteinte avec une charge sous-maximale constante peut être une autre variable mécanique utile permettant d’évaluer la fatigue neuromusculaire^17,18.

Figura 7 Comme la vitesse d’un ensemble donné diminue, la fatigue apparaît ¹⁷.

 

L’état de forme

Nous avons déjà abordé tout ce qui concerne les variables de mesure de la fatigue. Il faut enfin savoir parmi celles qui existent : comment les choisir et pourquoi ? Et comment les analyser pour bien comprendre ce qu’il se passe ?

Le principe est que si les scores de l’athlète dans son ou ses tests sont similaires à ceux de sa moyenne de base, on suppose qu’il est prêt pour réaliser le programme planifié. S’entraîner lorsque l’on n’est pas prêt est problématique, comme nous l’avons déjà mentionné. Mais encore une fois, comment pouvons-nous en être sûrs ??

Le suivi de la fatigue nécessite une gamme de types de données afin d’identifier correctement la cause profonde de la fatigue et savoir si un changement ou un ajustement est nécessaire. Les exigences essentielles du suivi et de l’analyse de la fatigue sont la collecte d’informations de qualité et la continuité des données. Une fois que nous avons déterminé la variable que nous voulons suivre, nous devons établir le type d’analyse que nous allons effectuer.

Par exemple, le questionnaire de bien-être, comme indiqué précédemment, peut être analysé simplement à l’aide d’un seuil arbitraire (1-3 mauvais, 4-7 normal, 8-10 bon), puis le comparer à des couleurs et nous voilà prêts.

Mais les choses peuvent se compliquer un peu si nous voulons une compréhension approfondie avec une analyse plus robuste. Si nous disposons d’une base de données suffisamment importante pour établir une base de référence, cela permettra d’avoir une analyse plus sensible en l’utilisant à des fins de comparaison et en définissant des seuils de variations (ou scores-Z) par rapport à cette base de référence (voir le blog sur l’inférence basée sur la magnitude pour une compréhension plus approfondie).

Figure 8 Tableau du rapport d’état de forme utilisant les scores-Z pour établir les zones d’état de forme. Les données proviennent d’une équipe de rugby.

 

Enfin, les scientifiques du sport cherchent à savoir comment construire des modèles à partir de ces données à l’aide de réseaux neuronaux et d’intelligence artificielle. Cela en est encore à ses débuts, mais semble vraiment prometteur et, s’ils réussissent, nous pourrions avoir un outil assez puissant pour même « prédire » des événements futurs en matière de performances, de fatigue ou de blessures. Le temps nous le dira.

 

Bibliographie

1.Giulio, C. D., Daniele, F. & Tipton, C. M. Angelo Mosso and muscular fatigue: 116 years after the first congress of physiologists: IUPS commemoration. Advances in Physiology Education 30, 51–57 (2006).

2.Hill, A. V. & Long, C. N. H. Muscular exercise, lactic acid, and the supply and utilisation of oxygen. Ergebnisse der Physiologie 24, 43–51 (1925).

3.Kent-Braun, J. A., Fitts, R. H. & Christie, A. Skeletal Muscle Fatigue. Comprehensive Physiology (2012). doi:10.1002/cphy.c110029

4.Edwards, R. H. T. Human Muscle Function and Fatigue. in Novartis Foundation Symposia 1–18 (John Wiley & Sons, Ltd., 2008). doi:10.1002/9780470715420.ch1

5.Knicker, A. J., Renshaw, I., Oldham, A. R. H. & Cairns, S. P. Interactive Processes Link the Multiple Symptoms of Fatigue in Sport Competition. Sports Medicine 41, 307–328 (2011).

6.Lambert, E. V. Complex systems model of fatigue: integrative homoeostatic control of peripheral physiological systems during exercise in humans. British Journal of Sports Medicine 39, 52–62 (2005).

7.Abbiss, C. R. & Laursen, P. B. Models to Explain Fatigue during Prolonged Endurance Cycling. Sports Medicine 35, 865–898 (2005).

8.St Clair Gibson, A. Evidence for complex system integration and dynamic neural regulation of skeletal muscle recruitment during exercise in humans. British Journal of Sports Medicine 38, 797–806 (2004).

9.AMANN, M. Central and Peripheral Fatigue. Medicine & Science in Sports & Exercise 43, 2039–2045 (2011).

10.Saw, A. E., Main, L. C. & Gastin, P. B. Monitoring the athlete training response: subjective self-reported measures trump commonly used objective measures: a systematic review. British Journal of Sports Medicine 50, 281–291 (2015).

11.Micklewright, D., St Clair Gibson, A., Gladwell, V. & Al Salman, A. Development and Validity of the Rating-of-Fatigue Scale. Sports Medicine 47, 2375–2393 (2017).

12.ENOKA, R. M. & DUCHATEAU, J. Translating Fatigue to Human Performance. Medicine & Science in Sports & Exercise 48, 2228–2238 (2016).

13.Rushall, B. S. A tool for measuring stress tolerance in elite athletes. Journal of Applied Sport Psychology 2, 51–66 (1990).

14.Gastin, P. B., Meyer, D. & Robinson, D. Perceptions of Wellness to Monitor Adaptive Responses to Training and Competition in Elite Australian Football. Journal of Strength and Conditioning Research 27, 2518–2526 (2013).

15.McGahan, J., O’ Neill, C. & Burns, C. Seasonal variation of training, competition load and markers of wellness in an elite Gaelic football team. Physical Therapy in Sport 28, e24 (2017).

16.De Witt, J. K. et al. Isometric Midthigh Pull Reliability and Relationship to Deadlift One Repetition Maximum. Journal of Strength and Conditioning Research 32, 528–533 (2018).

17.SÁNCHEZ-MEDINA, L. & GONZÁLEZ-BADILLO, J. J. Velocity Loss as an Indicator of Neuromuscular Fatigue during Resistance Training. Medicine & Science in Sports & Exercise 43, 1725–1734 (2011).

18.González-Badillo, J. J. & Sánchez-Medina, L. Movement Velocity as a Measure of Loading Intensity in Resistance Training. International Journal of Sports Medicine 31, 347–352 (2010).