La fréquence cardiaque est le nombre de battements de cœur, mesuré sur une plage précise. Dans l'usage le plus courant, la fréquence désigne le nombre de battements par minute, et l'unité de mesure utilisée est indiquée par l'abréviation bpm (ce qui signifie "battement par minute"). Il s'agit d'un indicateur précis de la façon dont notre cœur fonctionne et notre organisme en général. Connaître, mesurer et évaluer la fréquence cardiaque est une excellente pratique pour l'optimisation des entraînements sportifs.
Fréquence cardiaque maximale et de repos
La fréquence cardiaque (en abrégé FC) de chaque individu varie considérablement, même au cours d'une journée. Cependant, il y a des limites minimum-maximum dans lesquelles la fréquence peut varier ; en général, on évalue les extrêmes en parlant de deux valeurs importantes : la FC au repos et la FC maximale.
La FC de repos est mesurée quand on est le plus détendu et la pratique courante préconiser d'évaluer cette fréquence le matin, au réveil et, éventuellement, après être resté assis quelques minutes (dans tous les cas, dans des conditions propices au calme et à la détente). Dans ces conditions, les battements sont mesurés, par exemple en agissant avec une pression minimale des doigts sur le poignet ou de la gorge (sur l'artère carotide), en utilisant une montre (ou un chronomètre) et en comptant le nombre de battements par minute. Pour plus de précision, vous devez d'abord répéter cette mesure sur plusieurs fois par jour, noter les valeurs observées et faire la moyenne. Le chiffre obtenu est la valeur de la FC au repos. La FC au repos est généralement plus élevée chez les enfants (très élevée chez les nourrissons) et diminue proportionnellement avec l'âge (sauf bien sûr en cas de maladie ou de dysfonctionnement cardio-vasculaire). Chez l'adulte, les valeurs se situent habituellement dans la plage de 60-85bpm.
La fréquence cardiaque maximale (en abrégé, FC max) est la valeur de fréquence cardiaque maximale que peut supporter notre organisme. Le calcul dans ce cas est plus difficile par rapport à la FC au repos ; vous pouvez déterminer cette valeur à l'aide de tests d'effort spécifiques effectués sous la surveillance de médecins spécialisés. Par souci de simplicité, certains chercheurs ont développé des formules basées sur l'âge et indiquent donc des valeurs qui sont applicables à la majorité de la population. La plus connue est la formule Cooper qui calcule la fréquence maximale comme suit :
FC max (1) = 220 - âge
Une formule qui semble un peu plus précise a été découverte par un chercheur japonais (H. Tanaka) :
FC max (2) = 208 à 0,7 * âge
En comparant les deux formules, on déduit les données suivantes :
âge 20 ans FCMax(1)=200 FCMax(2)=194
âge 30 ans FCMax(1)=190 FCMax(2)=187
âge 40 ans FCMax(1)=180 FCMax(2)=180
âge 50 ans FCMax(1)=170 FCMax(2)=173
Comme vous pouvez le constater, la formule de Tanaka donne des valeurs légèrement plus faibles pour les jeunes et plus élevées pour les plus de 40 ans, avec une différence entre les jeunes et moins jeunes moins prononcée par rapport à la formule de Cooper.
Dans tous les cas, ces formules donnent une idée de la valeur possible de votre propre FCmax.
Pour un sportif, sans effectuer de test médical, il peut être utile d'utiliser un moniteur de fréquence cardiaque et de surveiller la FC pendant les plus gros efforts ; la valeur maximale atteinte peut être augmentée d'environ 5 % (on atteint difficilement sa propre FCMax dans le cadre de l'activité sportive, même au prix d'efforts inhumains ..) pour obtenir sa propre FCMax.
La FCMax varie grandement d'une personne à personne, en fonction aussi du style de vie, de l'activité sportive (ponctuelle ou régulière) et de nombreux autres facteurs (alimentation, facteurs environnementaux, prédispositions congénitales, etc.).
Mon propre cas, par exemple, est le suivant : homme adulte de 40 ans, physiologie normale, passionné depuis toujours d'alpinisme, VTT, de sports d'endurance ; à l'aide d'un moniteur de fréquence cardiaque, j'ai souvent mesuré une FC supérieure à 190 bpm, par exemple lors d'un effort intense en VTT. La valeur ne respecte pas les formules décrites précédemment, selon lesquelles ma FCmax devrait se situer autour de 180BPM ! Mon calcul personnel m'a amené à envisager une FCMax entre 195 et 200 bpm (malgré mes 40 ans), et en fonction de cette valeur, j'ai effectivement calculé les valeurs de FC à l'entraînement (dont nous parlerons ci-après) qui sont correctes ( dans mes activités sportives et selon mes sensations personnelles). L'utilisation d'un moniteur de fréquence cardiaque est sans aucun doute un excellent moyen de mesurer sa FCMax avec une bonne précision.
Fréquence cardiaque mesurée avec un moniteur de fréquence cardiaque,
la première au repos, la seconde au cours d'un effort athlétique intense
Phases aérobiques et anaérobiques
La fréquence cardiaque d'une personne augmente lorsqu'elle fait du sport ou une activité impliquant des efforts physiques.
La FC peut nous donner des indications sur le travail de notre corps et de nos muscles. Pour mieux analyser la question, nous devons parler brièvement du métabolisme du corps humain. Il est en fait bien connu que notre organisme, pour se déplacer, mais aussi simplement pour respirer et faire fonctionner les organes internes, brûle du » carburant » pour produire l'énergie qui fait bouger les muscles. En particulier (et nous reprenons ici une approche scientifique de la biologie et de la chimie, sans être toutefois trop technique...), notre système musculo-squelettique peut faire usage de trois systèmes de production d'énergie, appelés systèmes énergétiques (qui ont la tâche de produire la molécule d'énergie fondamentale, appelée adénosine triphosphate ou ATP, qui permettra le mouvement et l'effort musculaire).
Les trois systèmes d'énergie sont les suivants :
- système aérobique : notre organisme utilise l'oxygène pour oxyder (pratiquement : brûler) les lipides (les graisses) et les hydrates de carbone ; il y a une autre différence entre le système aérobique lipidique, dans lequel vous brûlez principalement les lipides et qui est actif dans des conditions de repos ou d'efforts contenus, et le système aérobique glucidique dans lequel vous brûlez principalement des glucides (glucose / glycogène) pour les efforts intensifs .
Le passage du « lipidique » au « glucidique » est appelé « crossover » et par certains identifié comme « seuil anaérobique » (à ne pas confondre avec la notion de « seuil anaérobique » ..), mais nous en discuterons plus loin.
Nous ne rentrerons pas dans les détails de ces systèmes, mais il faut souligner que, dans la phase aérobique, notre organisme fonctionne d'une manière optimale, ce qui permet des efforts très prolongée sans effets nocifs tels que l'accumulation d'acide lactique ; pour ce dernier point, il convient de garder à l'esprit que, même au cours de cette phase « aérobique », notre corps produit de l'acide lactique, mais reste capable de l'éliminer pour éviter son cumul dans les muscles. - système anaérobique alactacide: pour les efforts particulièrement élevés, l'énergie produite par le système aérobique ne suffit pas et notre corps met en place un processus qui produit de l'énergie sans intervention de l'oxygène (pour cette raison, nous utilisons le terme anaérobique), mais en accédant aux substrats énergétiques des muscles (en consommant la phosphocréatine présente dans les muscles) ; une grande quantité d'énergie et une puissance élevée sont fournies, mais sur une durée très courte, pour des efforts qui nécessitent une puissance maximale sur une durée très courte (coups, sauts, sprints, lancers et lever de poids, ..) ; ce système ne peut pas fonctionner pendant plus de quelques secondes (de 5 à 15 secondes max), puis l'organisme doit reconstituer ses réserves de phosphate / phosphocréatine ; il ne se produit pas d'acide lactique.
- système anaérobique lactacide : pour les efforts intenses qui dépassent la limite permise par le système aérobique et qui durent plus longtemps que l'instant d'apport de puissance du système anaérobique alactacide, notre organisme commence à » brûler « des hydrates de carbone sans utiliser l'oxygène (d'où le nom anaérobique), mais produit un excès d'acide lactique qui s'accumule dans les muscles, mène à la fatigue jusqu'à inhiber l'action des muscles.
Le seuil ANAÉROBIQUE
Parmi les sportifs normalement, on parle de phase aérobique' et de 'phase anaérobique', entendant comme phase aérobique la situation de fonctionnement du système aérobique et comme phase anaérobique celle du système anaérobique lactacide. Le moment de la transition d'une phase à l'autre est appelé "seuil anaérobique», qui correspond alors il à l'effort maximal durable par notre organisme avant d'entrer dans la phase métabolique anaérobique.
Dans les sports de résistance, il est important que l'athlète reste dans la phase aérobique, pour accomplir des efforts musculaires de longue durée sans entrer dans une phase de production excessive d'acide lactique (et donc d'importante fatigue musculaire) qui conduit à une dégradation des performances.
La fréquence cardiaque est un indicateur de la façon dont fonctionne notre organisme. Elle peut notamment indiquer dans quelle » phase « fonctionne notre » moteur « : en phase aérobique ou anaérobique. Il est possible de calculer une valeur de FC en rapport avec le ' seuil anaérobique' ; il a été prouvé que la valeur de FC qui correspond au seuil anaérobique peut être déduite de la FCmax, en pourcentage : normalement, le seuil anaérobique est atteint pour les valeurs de FC qui sont autour de 85 % -90 % par rapport à la FCmax.
Pour obtenir une mesure scientifiquement plus précise de son seuil anaérobique, il faut appliquer une méthode qui nécessite un équipement spécialisé et une assistance médicale. Le seuil anaérobique correspond à une production de lactate, qui atteint une limite spécifique de concentration dans le sang ; des études récentes l'ont évaluée comme étant égale à 4 mmol / L (quatre millimoles par litre), avec de légères variations d'un individu à l'autre. En mesurant la concentration de lactate avec des équipements spéciaux lors d'un effort, en laboratoire médical, il est possible de détecter la FC lors de l'atteinte de cette limite.
En plus du seuil « anaérobique », une autre caractéristique qui distingue notre organisme a été définie par le terme 'seuil aérobique' : il indique la situation dans laquelle notre corps commence à produire de l'acide lactique / lactate au-delà de la norme, entrant ainsi dans une phase aérobique avec des efforts accrus (le métabolisme accède principalement aux hydrates de carbone, glycogène / glucose), mais restant au-dessous du seuil anaérobique. Dans la pratique, dans une situation normale, notre organisme fonctionne avec un métabolisme aérobique qui produit de faibles quantités de lactate constantes, faciles à éliminer, et reste à ce niveau même en faisant des efforts contenus ; en augmentant l'activité physique et la fréquence cardiaque, on arrive à un point où la production de lactate (et sa concentration détectable dans le sang) augmente au contraire, en dépassant la quantité constante et en entrant dans une phase où la concentration varie, en augmentant ou diminuant selon l'effort physique musculaire. Ce seuil a été évalué par des méthodes similaires à celles décrites précédemment pour le seuil anaérobique, et coïncide approximativement avec les valeurs de lactate dans le sang d'environ 2 mmol / L Le seuil aérobique est un bon indicateur pour ceux qui pratiquent des sports d'endurance : rester autour du seuil aérobique permet d'exprimer les meilleures performances de votre organisme sur une période prolongée. Connaître votre fréquence cardiaque par rapport au seuil aérobique est donc très utile pour adapter l'effort physique pour les activités d'endurance comme les marathons, les longues courses cyclistes, le ski nordique, etc.
Fréquence cardiaque et entraînements sportifs : les ZONES FC
En ce qui concerne la FCmax propre à chaque individu, il est devenu courant d'identifier des intervalles de fréquence cardiaque qui sont de bons indicateurs du type d'effort et d'activité que nous faisons, ce qui est également utile pour calibrer ses séances d'entraînement.
Ces intervalles sont appelés 'Zones FC' (ou 'zone HR' ou 'HR zones', où HR indique le Heart Rate, ou fréquence cardiaque en anglais).
On distingue en général 5 zones de fréquence cardiaque (cette méthode est devenue courante par exemple dans plusieurs moniteurs de fréquence cardiaque, souvent paramétrés pour calculer et afficher uniquement les 5 zones de fréquence cardiaque que nous décrivons) :
Zone 1 - notre FC est de l'ordre de 50 % .. 60 % par rapport à notre FCmax : lorsque le cœur atteint cette fréquence, cela signifie que nous faisons une activité motrice impliquant un effort (nous ne sommes pas assis sur le canapé ..) mais l'effort est bas et détendu ; à ce stade, l'organisme brûle un minimum de matières grasses avec le système énergétique anaérobique ;
Zone 2 - notre FC est de l'ordre de 60 % .. 70 % par rapport à notre FCmax : lorsque le cœur atteint cette fréquence, nous menons une activité motrice avec un effort évident, mais pas trop intense, votre souffle devient légèrement plus court, vous pouvez toujours tenir une conversation sans problèmes ; nous sommes en pleine phase aérobique où l'on brûle surtout les graisses, la production d'acide lactique n'est pas exagérée et notre organisme peut éliminer l'acide lactique rapidement et en éviter l'accumulation
Zone3 - notre FC est de l'ordre de 70 % .. 80 % par rapport à notre FCmax : lorsque le cœur atteint cette fréquence, nous menons une activité motrice avec un effort évident, et assez fatigant, le souffle devient plus lourd, le maintien d'une conversation est difficile ; nous sommes en phase aérobique avec une consommation dominante d'hydrates de carbone (glycogène, glucose) ; le système énergétique aérobique est en action ; la production d'acide lactique augmente, mais notre organisme est encore capable de l'éliminer correctement ; à ce stade, nous entraînons notre système cardio-vasculaire et améliorons ce que l'on appelle notre « capacité aérobie »
Zone4 - notre FC est de l'ordre de 80 % .. 90 % par rapport à notre HR max: lorsque le cœur atteint cette fréquence, nous menons une activité motrice avec beaucoup d'effort et de travail acharné, la respiration devient laborieuse ; nous sommes autour de la limite du seuil anaérobique, l'organisme va entrer dans la phase anaérobique avec une production excessive d'acide lactique ; l'entraînement dans cette zone de FC permet d'augmenter votre propre seuil anaérobique, d'améliorer notre puissance et nos performances maximales
Zone5 - notre FC est de l'ordre de 90 % .. 100 % par rapport à notre FCmax : lorsque le cœur atteint cette fréquence, nous menons une activité physique avec un effort très intense et beaucoup de stress pour le système cardio-vasculaire, et notre organisme est entré en phase anaérobique ; cette condition n'est pas viable pour longtemps, nous exprimons notre plus haute performance. S'entraîner avec des pics dans zone5 conduit à renforcer la résistance anaérobique et la puissance musculaire
Sur la base de ces définitions, il est possible, en surveillant son propre rythme cardiaque, de régler un entraînement ou une compétition sportive. L'utilisation d'un moniteur de fréquence cardiaque, par exemple, vous permet de garder la valeur de FC affichée en permanence. Parmi les modèles les plus répandus aujourd'hui, d'autres informations sont souvent calculées et affichées telles que : la zone de fréquence cardiaque actuelle, le taux de la FC actuelle par rapport à la FCmax, certains affichent également un graphique avec les valeurs de la FC au cours des dernières minutes. Certains moniteurs de fréquence cardiaque avancés vous permettent de paramétrer des « alarmes » si vous dépassez certaines limites de FC, vous permettant de vous entraîner (de faire de la compétition ou tout simplement de vous amuser...) en essayant de rester dans certaines zones FC (avec les conséquences et les avantages spécifiques que nous avons décrits dans la définition de chaque zone FC).
Exemple d'utilisation d'un moniteur de fréquence cardiaque avec gestion des zones FC :
Exemple de moniteur de fréquence cardiaque avec affichage du rythme et de la zone de fréquence cardiaque.
Dans cet exemple, la zone mesurée est 3,9: ce qui indique que nous sommes dans la zone 3 à la limite de la zone 4
Il existe d'autres évaluations possibles liées à la fréquence cardiaque, en voici quelques-unes.
Fréquence cardiaque de réserve
Elle a été définie par le physiologiste Karvonen comme suit :
FC de réserve= FCmax - FC de repos
La FC de réserve peut être une référence plus valable pour le calcul des zones FC pour l'entraînement, car on tient également compte de la FC de repos.
Le tableau des taux des zones FC que nous avons décrites précédemment, devrait être appliqué à la FC de réserve selon la formule de Karvonen :
FC d'entraînement = ( FC de réserve * taux zone FC ) + FC de repos
nous faisons une comparaison en appliquant les zones FC à la FCmax ou en utilisant cette dernière méthode :
soit FCmax=200 FCrepos=50
on obtiendra FCréserve = 200-50 = 150
Pour s'entraîner dans la Zone 3, il faut atteindre 70 %
- si la formule est appliquée à la FCmax, on obtient: 0,7 * 200 = 140 bpm
- si nous utilisons la méthode avec la fc de réserve, on obtient: 0,7 * 150 50 = 155 bpm
Pour s'entraîner dans la Zone4, il faut atteindre 80 %
- si elle est appliquée à la FCmax on obtient: 0,8 * 200 = 160 bpm
- si nous utilisons la méthode avec la fc de réserve, on obtient : 0,8*150+50 = 170 bpm
Pour s'entraîner dans la Zone5, il faut atteindre 90 %
- si elle est appliquée à la FCmax, on obtient: 0,9 * 200 = 180 bpm
- si nous utilisons la méthode avec la fc de réserve, on obtient : 0,9*150+50 = 185 bpm
Donc le calcul est différent, avec la formule qui utilise la FC de réserve, on obtient des valeurs (de fréquence cardiaque à laquelle s'entraîner) supérieures par rapport à la seule utilisation de la FCmax dans les calculs ; les valeurs des deux méthodes tendent à se rapprocher pour les zones de FC les plus élevées. De nombreux professionnels préfèrent utiliser la méthode basée sur la fréquence cardiaque de réserve pour évaluer l'intensité des entraînements.
Fréquence cardiaque "entraînement"
Elle désigne simplement la fréquence cardiaque avec laquelle on exerce une activité aérobique qui produit des résultats d'amélioration de la condition physique.
Selon une évaluation généralement répandue, cette FC peut être considérée avec des valeurs comprises entre la Zone2 et la Zone3 que nous avons décrites précédemment, c'est-à-dire avec des taux compris entre 65 et 75 % qui seront ensuite appliqués à la FCmax ou à la formule de Karvonen (FC de réserve * taux zone FC + FC de repos).
Fréquence cardiaque « minceur »
Évaluer la valeur ou la plage des meilleures fréquences cardiaques avec pour objectif de perdre du poids n'est pas facile et souvent n'est pas scientifiquement démontrable. Il est largement admis qu'en pratiquant l'activité physique en restant dans la zone FC 2 (activité induisant le métabolisme aérobique glucidique), on devrait brûler davantage de graisses. Cela est vrai, mais des analyses récentes ont démontré que dans tous les cas pour perdre des graisses la consommation de calories est également très importante, et dans ce cas, plus les efforts physiques sont élevés et plus vous devriez dépenser de calories .. En fin de compte, il n'est pas dit qu'en suivant des entraînements sportifs et en veillant à rester toujours dans la zone FC 2, on obtienne de meilleurs résultats qu'avec des entraînements à des rythmes plus élevés (en augmentant la FC et en entrant dans les zones FC 3 ou 4 ..). La solution idéale est variable d'un sujet à l'autre ; la suggestion pour tous les types de régimes alimentaires et d'activités visant une perte de poids, est de s'adresser à des médecins nutritionnistes et à des préparateurs qualifiés et d'obtenir un cadre personnalisé tenant compte de tous les facteurs physiologiques suggérés.
En conclusion, nous avons vu comment utiliser les informations sur notre fréquence cardiaque personnelle et adopter une approche un peu plus scientifique pour notre entraînement sportif. Bien sûr, pour une activité physique adaptée (surtout en compétition) et pour mieux évaluer les caractéristiques physiologiques spécifiques, il est toujours préférable de s'adresser à des centres spécialisés et à des préparateurs physiques compétents. Rappelez-vous que même pour les activités athlétiques normales, il est toujours préférable de subir un examen médical préalable et d'obtenir un cadre médical pour garantir l'aptitude au sport concerné.
