Une nouvelle donnée pour gérer l’effort et la récupération : La variabilité de la fréquence cardiaque

Rachid ZIANE & Yann MICHELI

Par Rachid ZIANE (Docteur spécialiste en didactique des STAPS diplômé de l’ENS Cachan, enseignant à l’Université Paris-Sud 11, co-auteur de 2 livres) & Yann MICHELI (Directeur de la société Puls@Care, intervenant à l’université Claude Bernard – Lyon 1).

 

photo_03Après la démocratisation de la mesure de la fréquence cardiaque puis celle de la cohérence cardiaque, la mesure de la variabilité cardiaque est à son tour mise à la disposition du plus grand nombre. Sa mesure est depuis quelques années rendue possible par un nombre croissant de cardiofréquencemètres et d’appareils bien plus sophistiqués.Dans le cadre sportif, notamment, la prise en compte de la variabilité cardiaque est très intéressante. Elle permet en effet à la fois d’évaluer l’état de forme, de contrôler l’impact des efforts et d’apprécier l’état de la récupération.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              Exemple de cardiofréquencemètre,
monté sur un vélo, permettant la mesure
de la variabilité cardiaque.
(Fig. extraite de : www.bicycles.net.au)

La variabilité cardiaque

Si certains confondent « variabilité cardiaque » et « cohérence cardiaque », les deux concepts sont différents.
Contrairement à une croyance répandue, même au repos le cœur ne bat jamais à un rythme régulier. En effet, la mesure des  intervalles entre des battements successifs révèle des fluctuations permanentes. La variabilité cardiaque ou variabilité de la fréquence cardiaque correspond à ces fluctuations de ces intervalles : accélérations et ralentissements.

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Exemple de variabilité cardiaque ou fluctuations de l’intervalle entre deux battements (en millisecondes).
(Fig. extraite de : www.polar.com)

En effet, en permanence, la fréquence cardiaque est régulée par : − le système nerveux orthosympathique,
− le système nerveux parasympathique.

Ces deux systèmes antagonistes modifient instantanément la fréquence cardiaque en fonction de stimulations auxquelles est soumis l’organisme :
− externes : bruits, surexposition à la lumière, fortes variations thermiques, altitude, pollution, décalage horaire…,
− internes : respiration, représentations mentales, émotions, douleurs, infections, fièvre, manque de sommeil…

Les facteurs de stress et l’activité physique influencent aussi et très fortement l’activité sympathique et parasympathique dont la mesure de la variabilité de la fréquence cardiaque rend compte. La consommation d’alcool et/ou de médicaments l’influent aussi.

La mesure de la variabilité de la fréquence cardiaque

La mesure de la variabilité de la fréquence cardiaque permet d’identifier lequel des deux systèmes (freinateur ou accélérateur) a pris l’ascendant sur l’autre ; autrement dit si, de ce point de vue, le sportif est :
− hyper-réactif, trop stimulé voire stressé,
− épuisé, déprimé, en surentraînement voire en burn-out,
− équilibré, c’est-à-dire qui récupère suffisamment des épisodes de stress quotidiens et des entraînements sportifs.

Les cardiofréquencemètres sportifs mesurent la variabilité cardiaque entre deux pics de R.

 

Des appareils plus sophistiqués mesurent la variabilité cardiaque à partir d’autres variables représentées sur le graphique (T, Q, S, hauteur des pics…).

Il existe ainsi deux méthodes pour mesurer la variabilité cardiaque :
− la méthode temporelle,
− la méthode spectrale.

La méthode temporelle consiste à mesurer la fréquence cardiaque à chaque instant. Chaque complexe QRS est alors identifié, ce qui permet d’isoler les intervalles entre deux pics R successifs (noté : R-R). Plusieurs calculs sont ensuite effectués selon les besoins (moyenne des intervalles R-R, fréquphoto_04ence cardiaque moyenne, etc…).
Si, la méthode temporelle rend compte de la variabilité globale du système nerveux autonome, qui est principalement sous la dépendance du système parasympathique, elle ne permet pas de distinguer les influences modulatoires des systèmes sympathique et parasympathique.
L’analyse spectrale permet de déceler les différentes oscillations d’un rythme : « l’analyse spectrale de la variabilité de la fréquence cardiaque permet d’identifier, de façon non invasive, de nouvelles informations pertinentes sur les deux branches sympathique (SNS) et parasympathiques (SNP) du système nerveux autonome (SNA) tant au repos qu’à l’exercice » Pichon (2011). Plus simplement : « L’analyse spectrale […] permet […] de distinguer […] l’activité sympathique, et […] l’activité parasympathique » Viola (2004).

Variabilité de la fréquence cardiaque, « forme » et santé

Une grande variabilité cardiaque est synonyme de bonne « forme » générale.
Même lorsque la fréquence cardiaque de repos est basse, une faible variabilité cardiaque est synonyme de fatigue.

Lorsque le système nerveux sympathique n’arrive plus à s’activer (surentraînement voire burn-out) : c’est le système nerveux parasympathique qui domine et qui impose le repos. L’activité physique modérée peut alors permettre de relancer l’activité du système nerveux sympathique.
A l’inverse, lorsque le système nerveux sympathique a pris l’ascendant, la récupération est insuffisante, ce qui implique de lever le pied et de « rééduquer » le système nerveux parasympathique : respiration abdominale, exercices de cohérence cardiaque, relaxation, sophrologie, yoga, méditation…
Certains recourent à la musicothérapie, au thermalisme (sauna, hammam, hydrothérapie…) ou jouent sur l’alimentation (épices, aliments particuliers antioxydants) pour rééquilibrer la relation entre le système sympathique et parasympathique.

 

Ce matériel est utilisé par :
− des sportifs de haut-niveau (trailers : Julien Chorier… ; triathlètes : Anne Valero… ; marathoniens…),
− plus de 300 équipes pro de sports collectifs (football : PSG, Roja, Liverpool, Juventus, Barça, Manchester City rugby : le Stade français, le Racing 92, FFR, équipes nationales d’Angleterre, Australie ; Basket-ball : San José, Sharks, Chicago Bulls ; Hockey sur glace : équipes de NHL ; F1 : Mac Laren ; Motocross : Red Bull US…),
− des départements recherche de centre d’entraînement en sports olympiques (Swiss olympic medical training center, Finnish Olympic Training center Vierumäki, German Olympic Training Center Rostock, Meadville Medical Center – USA…). Variabilité de la fréquence cardiaque, activité physique et stress.

Il est admis que l’exercice physique est bon pour la santé, améliore la condition physique, renforce le système nerveux sympathique, améliore la résistance au stress, augmente les capacités de récupération et que l’excès de stress a des effets délétère sur l’organisme. Pour autant, la relation entre les systèmes nerveux sympathique et parasympathique s’adapte de la même manière que l’organisme soit sous facteurs de stress ou en activité physique, ce qui peut être mis en évidence par la mesure de la variabilité de la fréquence cardiaque. La consommation d’oxygène, extrapolée à partir de la variabilité cardiaque, permet de retrouver les rythmes respiratoires et ainsi d’identifier l’une des deux causes.
Cependant, activité physique et stress peuvent co-exister !

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Equipement individuel pour un enregistrement au cours des activités quotidiennes, sportives ou non.
(Fig. extraite de : www.firstbeat.com)
Son utilisation n’est pas incompatible avec celle d’un cardiofréquencemètre à ceinture thoracique.
Ce dispositif et son logiciel permettent de générer les graphiques présentés plus bas.

 

 

Episodes de stress (en rouge foncé) et récupération (bleu clair)
au cours d’une journée de travail précédée par 2 heures d’entraînement sportif (bleu foncé). Ce qui importe est que l’exposition aux facteurs de stress et la récupération s’équilibrent en durée et en intensité, c’est-à-dire qu’il y ait autant de surface bleu clair que de surface rouge foncé.
Sur la figure ci-dessus, un épisode de stress apparait pendant le sommeil (à 1h30).
Diverses causes peuvent être à l’origine d’un épisode de stress durant le sommeil au détriment de la récupération : digestion pénible, cauchemar, posture inconfortable ou contrecoup de l’entraînement…
Sous l’influence de l’activité physique et du stress, la variabilité cardiaque est temporairement mais très fortement pondérée (voir graphique ci-dessous). On dit que l’activité physique (comme le stress) « écrase » la variabilité cardiaque.

Ci-contre : exemple d’ »écrasement » de la variabilité cardiaque (de 45ms à moins de 10ms) dès le début d’un effort physique (65km de vélo sur route sous la pluie battante, entre 8h15 et 10h15 du matin) : le système nerveux sympathique prend l’ascendant au détriment de la variabilité cardiaque
(Fig. R. Ziane)Le retour à la normale de la variabilité cardiaque après l’effort est plus long en cas de fatigue ou d’effort très intense (jusqu’à plus d’une semaine après un marathon).

 

 

 

Prendre en compte la variabilité cardiaque pour le suivi du sportif, consiste à :
− étudier son évolution pendant les séances,
− étudier son évolution de séance en séance pour s’assurer qu’elle ne « dégringole » pas : signe de surentraînement,
− la mesurer en dehors des séances (pendant le sommeil) et avant les séances,
− adapter la durée et l’intensité des entraînements mais aussi leur contenu.

La variabilité cardiaque est aussi un indicateur de la qualité de la récupération post-compétition (marathon, triathlon, trail, épreuve cycliste, combat de boxe…). Celle-ci peut être mesurée au cours des 3 ou 4 nuits qui suivent.

Conclusion

En sport, la mesure de la variabilité cardiaque peut permettre :
− d’évaluer l’état de forme et de fatigue,
− de contrôler l’impact de l’entraînement,
− d’évaluer et de gérer la qualité de la récupération,
− gérer les décalages horaires et les changements d’altitude.

Pendant l’exercice physique, alors que la fréquence cardiaque augmente, la variabilité cardiaque décroît. Le stress et l’activité physique, mais aussi certaines postures corporelles, différents moments de la journée… abaissent ainsi temporairement la variabilité cardiaque.

D’autres facteurs l’affectent durablement parmi lesquels :
− certaines prédispositions génétiques,
− certaines maladies,
− l’âge (comme la fréquence cardiaque maximale, la variabilité cardiaque diminue en vieillissant),
− la sédentarité.

C’est l’activité physique et l’hygiène de vie en général qui vont permettre de les maintenir élevées voire de les renforcer.
Une baisse de la variabilité cardiaque, au cours du microcycle indique un changement d’impact physiologique (dette d’oxygène et rapidité de la récupération). L’entraîneur doit alors s’interroger notamment au sujet de la charge d’entraînement et du stress qui en résulte… Pour les entraîneurs, la mesure de la variabilité cardiaque peut être ainsi une aide à la prise de décision :
− de reprise de l’activité post compétition,
− de choix de durée, d’intensité voire de complexité des séances,
− de prescription du repos.

C’est un indicateur assez facile à suivre, indolore, non-invasif et facile à mettre en œuvre.

 

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Par Rachid ZIANE (Docteur spécialiste en didactique des STAPS diplômé de l’ENS Cachan, enseignant à l’Université Paris-Sud 11, co-auteur de 2 livres) & Yann MICHELI (Directeur de la société Puls@Care, intervenant à l’université Claude Bernard – Lyon 1).

 




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