Sommaire
Qu’est-ce que le VO2 Max ?
Le VO2 (Volume d’Oxygène) est la quantité d’oxygène utilisée par le corps pour transformer l’énergie de la nourriture en énergie utilisable par les cellules. En plus de permettre d’évaluer la forme cardiorespiratoire, c’est également l’un des meilleurs indicateurs disponible pour détecter les maladies cardiaques et les risques de mortalité. Lors de la conception de programmes de rééducation pour les patients sortant de chirurgie cardiaque, le VO2 influence l’intensité des exercices qu’ils peuvent réaliser.
On parle de VO2 relatif lorsqu’il est exprimé en mL/kg/min, pratique pour comparer deux individus aux corpulences différentes et de VO2 absolue (ou consommation d’oxygène) en omettant la masse corporelle (L/min).
Le VO2 Max, ou Volume d’Oxygène Maximum, représente la quantité maximale d’oxygène que le corps peut utiliser pendant un effort physique. Cet indicateur essentiel est déterminant pour évaluer le niveau d’endurance d’une personne. À mesure que le VO2 Max augmente, la capacité à maintenir une activité physique à une intensité donnée s’accroît également, permettant des performances prolongées.
Cela revêt une importance particulière pour les athlètes engagés dans des épreuves de force, comme la musculation, où l’endurance joue souvent un rôle limitant. Un VO2 Max amélioré se traduit par la possibilité d’effectuer davantage de répétitions avec une charge donnée, conférant un avantage significatif lors de ces entraînements exigeants.
Qu’est-ce qui Consomme de l’Oxygène Lors des Mesures du VO2 ?
Ce sont les mitochondries qui utilisent l’oxygène pour générer de l’ATP (Adénosine TriPhosphate), la source d’énergie vitale nécessaire aux cellules (à l’exception des globules rouges) pour assurer leur survie et exécuter leurs multiples fonctions. Chacun de nous possède une quantité variable de mitochondries, chacune affichant une efficacité plus ou moins grande dans le processus de transformation de l’énergie.
Il est important de noter que cette efficacité diminue avec l’âge, ce qui en fait l’un des indicateurs majeurs du processus de vieillissement. De plus, chaque organe présente une densité mitochondriale qui lui est propre, engendrant ainsi des taux de consommation d’oxygène distincts d’un organe à l’autre.
Par exemple :
Le cœur consomme 11% de l’oxygène alors qu’il ne représente que 0,6% de la masse corporelle.
De même, le cerveau qui représente 2% de la masse corporelle consomme 20% de l’oxygène.
D’un autre côté, les muscles qui représentent environ la moitié de la masse corporelle ne consomment que 27% de la quantité totale d’oxygène au repos.
| Pourcentage de la Masse Corporelle | Pourcentage de la Consommation d’Oxygène | |
| Cœur | 0,6% | 11% |
| Cerveau | 2% | 20% |
| Muscles Squelettiques | 50% | 27% |
Lors d’une activité physique prolongée et/ou intense, le système nerveux sympathique augmente la production d’adrénaline, ce qui va augmenter le rythme cardiaque et détend les voies respiratoires. La quantité de sang (et donc d’oxygène) dirigée vers les muscles augmente également. C’est ainsi que le VO2 augmente jusqu’à atteindre sa valeur maximale, le VO2 Max.
Quel est le Niveau Idéal du VO2 Max ?
Le VO2 Max dépend de plusieurs facteurs : l’âge, le genre, les gênes, l’altitude ainsi que la condition physique. À une altitude au niveau de la mer, on va observer un VO2 Max relatif (mL/kg/min) suivant :
| Âge | Faible | Passable | Bon | Excellent | Supérieur |
| 18 – 19 | < 37,9 | 38 – 45,4 | 45,5 – 48,9 | 49 – 57 | > 57,1 |
| 20 – 29 | < 36,3 | 36,4 – 41,9 | 42 – 47,9 | 48 – 54,9 | > 55 |
| 30 – 39 | < 35,2 | 35,3 – 39,1 | 39,2 – 45,4 | 45,5 – 52,4 | > 52,5 |
| 40 – 49 | < 34,6 | 34,7 – 38,4 | 38,5 – 43,7 | 43,8 – 51,4 | > 51,1 |
| 50 – 59 | < 28,9 | 29 – 34,9 | 35 – 39,8 | 39,9 – 48,9 | > 49 |
| 60 – 69 | < 24,7 | 24,8 – 29,7 | 29,8 – 34,9 | 35 – 45,4 | > 45,5 |
| 70 – 79 | < 21,3 | 21,4 – 24,4 | 24,5 – 29,7 | 29,8 – 40,2 | > 40,3 |
| 80+ | < 18,1 | 18,2 – 22 | 22,1 – 25,5 | 25,6 – 34,9 | > 35 |
| Âge | Faible | Passable | Bon | Excellent | Supérieur |
| 18 – 19 | < 35 | 35,1 – 38,8 | 38,9 – 45,4 | 45,5 – 52,4 | > 52,5 |
| 20 – 29 | < 28 | 28,1 – 34,9 | 35 – 40,2 | 40,3 – 49,9 | > 50 |
| 30 – 39 | < 27 | 27,1 – 32,8 | 32,9 – 38,1 | 38,2 – 47,9 | > 48 |
| 40 – 49 | < 25,9 | 26 – 31,4 | 31,5 – 36,3 | 36,4 – 46,5 | > 46,6 |
| 50 – 59 | < 24,5 | 24,6 – 28,3 | 28,4 – 34,9 | 35 – 45,4 | > 45,5 |
| 60 – 69 | < 21 | 21,1 – 24,4 | 24,5 – 29,7 | 29,8 – 38,8 | > 38,9 |
| 70 – 79 | < 17,5 | 17,6 – 20,9 | 21 – 24,4 | 24,5 – 34,9 | > 35 |
| 80+ | < 15,4 | 15,5 – 19,2 | 19,3 – 22 | 22,1 – 29,3 | > 29,4 |
Comment Calculer le VO2 Max ?
Pour calculer le VO2 au repos et pendant un effort physique, on utilise l’équation de Fick :
VO2 = Q * [A-V](O2)
avec Q le débit cardiaque et [A-V](O2) la différence d’oxygène entre les Artères et les Veines par mL de sang.
Des outils spécifiques sont nécessaires pour comparer les niveaux d’oxygène dans les artères et les veines, permettant ainsi de déterminer la différence [A-V](O2). Au repos, cette différence est d’environ 4 mL d’oxygène pour 100 mL de sang, atteignant environ 16 mL pendant un effort intense. Ce changement s’explique par la demande accrue en oxygène des tissus, principalement les muscles squelettiques, pendant l’activité physique. La quantité d’oxygène dans les veines sera plus basse, ce qui augmentera la différence [A-V](O2).
À mesure que les tissus nécessitent davantage d’oxygène, le corps réagit en augmentant la fréquence cardiaque et le Volume d’Éjection Systolique (quantité de sang pompée par le ventricule gauche à chaque battement).
Pour les non-sportifs, le VES atteint un plateau aux alentours de 120 battements par minute.
Si l’intensité de l’effort continue de croître, le rythme cardiaque va lui aussi augmenter jusqu’à finir par se stabiliser au bout d’un moment.
À partir de là, le système sanguin délivre autant d’oxygène que possible aux différents tissus : c’est ce qu’on appelle le VO2 Max.
Le produit de ces deux variables est appelé le débit cardiaque (volume de sang / minute), le premier élément de l’équation de Fick. En multipliant le débit cardiaque par la différence d’oxygène entre les artères et les veines (volume d’oxygène / volume de sang), on obtient le VO2 absolu, volume d’oxygène par minute (mL/min). En divisant par la masse corporelle, on retombe sur le VO2 relatif en mL/kg/min.
Le calcul de l'[A-V](O2) nécessite l’accès à des équipements spécifiques disponibles dans les centres dédiés avec des machines coûtant souvent plusieurs milliers d’euros. Une séance dans ce type de centre peut représenter environ 200€.
Si l’accès à un centre spécialisé n’est pas possible, il existe des méthodes d’auto-évaluation nécessitant peu ou pas de matériel, basées sur la fréquence cardiaque. Pour simplifier ces mesures, l’utilisation d’un cardiofréquencemètre, tel que le Polar H10, peut s’avérer très pratique.
Calculateurs VO2 Max
Il existe plusieurs options pour évaluer le VO2 Max en fonction de vos moyens et de vos préférences.
Pour une évaluation juste, optez pour les tests d’effort traditionnels réalisés dans un environnement contrôlé.
Pour une estimation rapide, de nombreuses formules qui prennent en compte différentes données comme l’âge, le genre ou le rythme cardiaque ont été développées au fil du temps.
De plus, l’accès aux objets connectés facilite la collecte d’informations au quotidien pour améliorer encore plus la précision des mesures.
Estimer son VO2 Max
Estimez votre VO2 max relatif et absolu avec la fréquence cardiaque maximale et au repos ainsi que le poids.
Les tests d’effort cardiopulmonaire sont le seul moyen direct de mesurer le VO2. Malgré cela, l’évaluation de sa condition physique à l’aide d’équations, sans équipement spécial ni supervision professionnelle continuera probablement en raison de préoccupations liées aux coûts.
Le Test de la Marche À Pied
Pour réaliser le test de la marche à pied, il suffit de marcher à un rythme soutenu à la limite de la course à pied sur 1,5 km. Une fois la distance parcourue, relevez votre temps sur le chronomètre et mesurez votre pouls (en bpm).
Avec ces deux données, estimez votre VO2 Max avec ce calculateur.
Le Test du Marchepied
Pour réaliser ce test, vous aurez besoin :
- d’n banc ou marchepied de 40 cm de hauteur,
- un Chronomètre,
- un Métronome ou bande de cadence,
- un cardiofréquencemètre (facultatif),
- un assistant
N’hésitez pas à faire un échauffement léger avant de commencer.
Déroulement :
- Monter et descendre, un pied à la fois, sur le banc pendant 3 minutes.
- Maintenir un cycle régulier de quatre temps :
- Femmes : 22 pas/minute
- Hommes : 24 pas/minute
- À la fin du test, mesurez votre pouls (en bpm), ou notez le rythme cardiaque indiqué sur le cardiofréquencemètre, puis entrez sa valeur dans le calculateur.
Même si ces test n’utilisent que le rythme cardiaque pour estimer le VO2 Max, plusieurs études ont prouvé la forte relation qu’il existe entre ces deux mesures.
Le Test de la Course À Pied
Pour réaliser ce test, vous devrez parcourir une distance de 2,5 km en prenant le moins de temps possible, en marchant ou en courant. Une fois la distance parcourue, relevez votre temps sur le chronomètre et mesurez votre pouls (en bpm).
N’hésitez pas à vous entrainer pour ce test au préalable pour prendre l’habitude de gérer votre effort et avoir des résultats aussi justes que possibles.
Prenez quelques jours de repos après votre course d’entraînement avant de réaliser le test réel. Faites bien attention à être en pleine forme le jour J et n’hésitez pas à bien vous échauffer/étirer.
Une fois toutes ces étapes achevées, saisissez votre temps et votre fréquence cardiaque prise à la fin.
Le Test de Cooper
Inventé en 1968 par Kenneth H. Cooper, docteur en médecine pour l’armée Américaine, le test de Cooper consiste à parcourir la plus grande distance possible en 12 minutes.
Il suffit d’entrer la distance parcourue pour obtenir une estimation du VO2 Max.
Comment Augmenter le VO2 Max ?
Comme nous l’avons vu, un VO2 Max élevé est bénéfique à la fois pour la longévité et les performances physiques. Il est donc naturel de chercher à l’améliorer.
Théoriquement
Selon l’équation de Fick :
VO2 = RC * VES * [A-V](O2)
où :
- RC est le Rythme Cardiaque ou Fréquence Cardiaque (battement/min),
- VES est le Volume d’Éjection Systolique (mL de sang/battement),
- [A-V](O2) est la différence d’oxygène entre les Artères et les Veines (mL d’oxygène / mL de sang).
Une étude de l’Université du Tennessee a révélé que l’augmentation du VO2 Max résulte principalement de l’augmentation du débit cardiaque (Q), plutôt que d’une augmentation de la quantité d’oxygène absorbée par les muscles. En fait, le système cardiovasculaire joue un rôle majeur, contribuant entre 70 et 85% au VO2 Max.
Comme Q = RC * VES, et que le rythme cardiaque a une limite connue sous le nom de Fréquence Cardiaque Maximale (FCM), il est possible de conclure que théoriquement, le facteur d’amélioration majeur du VO2 Max via l’entrainement est le Volume d’Éjection Systolique.
Dans la Pratique
Comme pour les entrainements de force réalisés à différents pourcentage de la charge de répétition maximale (1RM), les entrainements d’endurance se font à différents niveaux de rythme cardiaque organisés en zones, basées sur la Fréquence Cardiaque Maximale (calculer ses Zones de Fréquence Cardiaque).
| Zones d’effort | % FCM | Appellations |
| Zone 1 | < 60% | |
| Zone 2 | 60% – 70% | Low Intensity Steady State |
| Zone 3 | 70% – 80% | Medium Intensity Continuous Training |
| Zone 4 | 80% – 90% | Short, High Intensity Interval Training |
| Zone 5 | 90% – 100 % | High Intensity Interval Training |
Plusieurs études ont été menées sur le sujet et il en ressort une conclusion plutôt claire : peu importe la zone d’intensité de l’entrainement, le VO2 Max va augmenter sensiblement de la même manière.
Seulement, plus l’intensité est élevée, plus la durée de l’effort est courte, ce qui diminue la durée de la séance. S’entrainer à haute intensité (zone 5) est donc une bonne solution pour ceux qui souhaitent augmenter leur VO2 Max tout en y consacrant un minimum de temps.
Il faut cependant faire attention au surentrainement dans cette zone. Une séance de fractionné (ou HIIT) de 20 min avec des intervalles de 2 min est 3 fois par semaine est suffisant pour observer une nette augmentation du VO2 Max.
Pour ceux qui peuvent consacrer davantage de temps au cardio dans leur routine, plusieurs études ont démontré que l’entraînement en zone 2 est associé à une série d’effets bénéfiques qui ne sont pas présents à plus haute intensité, tant pour l’endurance, le cœur et le métabolisme. À tel point que de nombreux professionnels de santé ont totalement adopté cette méthode.
Pour les débutants, il est recommandé de consacrer 80% des séances cardio (au moins 2 fois 30 minutes par semaine) à la zone 2 et 20% (au moins 15 minutes par semaine) à la zone 5. À terme, les plus assidus devraient viser des séances en zone 2 d’une durée allant de 45 minutes jusqu’à 3 heures.
Pour référence, le coureur cycliste Tadej Pogačar, double vainqueur du tour de France, s’entraîne en zone 2 entre 80 et 90% du temps.
Les meilleurs activités pour ce type d’entrainement sont : la natation, le footing ou le vélo. Il est possible d’inclure tout type d’activité qui permet de maintenir un rythme régulier. Il est très important de rester dans les limites de la zone 2, car un rythme cardiaque plus élevé va déclencher l’utilisation de glucose comme source d’énergie et entrainer l’accumulation d’acide lactique dans les muscles. Un partie des bénéfices sont perdus et il sera plus difficile de continuer à cette allure.
Les Facteurs de Performance
En plus d’un entrainement adapté, d’autres facteurs rentrent en relation avec le VO2 Max.
L’EPO et le VO2 Max
L’érythropoïétine (EPO), produite par les reins et le foie, est une hormone bien connue dans les sports d’endurance de haut niveau comme le cyclisme. Elle joue un rôle crucial dans la synthèse de l’hémoglobine dans la moelle osseuse, augmentant ainsi la livraison d’oxygène aux muscles. Les stimulants naturels de l’EPO comprennent les androgènes (comme la testostérone), les hormones thyroïdiennes et l’hypoxie.
Pour que les muscles puissent bénéficier de cette apport supplémentaire en oxygène, il est nécessaire d’augmenter le nombre de capillaires, améliorant ainsi les échanges entre le système vasculaire et les muscles.
C’est là qu’intervient l’entraînement avec restriction du flux sanguin (Blood Flow Restriction -BFR). Les recherches indiquent que ce type d’entraînement favorise l’angiogenèse, la création de vaisseaux sanguins dans les muscles.
En combinant ces deux approches, il est donc possible d’augmenter la quantité d’oxygène qui arrive et pénètre dans les muscles, l'[A-V](O2), et in fine, le VO2 Max.
Les Muscles du Système Respiratoire
Les muscles respiratoires, dont le diaphragme, jouent un rôle mineur dans l’altération des performances jusqu’à ce qu’une personne atteigne 85 à 90 % de sa capacité maximale. Cependant, au-delà de ce seuil, ces muscles deviennent un facteur limitant des performances, surtout lors d’efforts proches de 90 à 100 % des capacités maximales. Entraîner ces muscles devient crucial pour améliorer l’efficacité respiratoire et l’endurance à haut niveau.
Une méthode d’entrainement efficace consiste à utiliser des dispositifs de restriction partielle du débit d’air pendant l’inhalation, créant une charge supplémentaire sur les muscles respiratoires. Cette résistance accrue les encourage à s’adapter et à devenir plus robustes au fil du temps.
Intégrer l’entraînement avec restriction du débit d’air dans un programme peut améliorer leur force et leur endurance, ce qui peut potentiellement améliorer les performances athlétiques globales. Il est important d’augmenter progressivement la résistance comme pour tout exercice de musculation.
Conclusion
Comprendre et estimer son VO2 max est crucial pour évaluer sa condition cardiovasculaire et concevoir des programmes d’exercices efficaces et adaptés. Bien que les tests en laboratoire offrent les résultats les plus précis, divers calculateurs et tests sur le terrain fournissent des estimations pratiques.
Le VO2 max reflète la capacité du corps à utiliser l’oxygène pendant l’activité physique, influençant l’endurance et la santé globale. Des facteurs tels que l’âge, le genre et la génétique influent sur les niveaux de VO2 max.
Les méthodes d’entraînement, telles que l’entraînement par intervalles de haute intensité (HIIT) et les exercices d’endurance (LISS), peuvent améliorer le VO2 max, favorisant la santé cardiovasculaire. De plus, l’augmentation naturelle de facteurs tels que l’EPO et l’entraînement des muscles respiratoires complète les stratégies d’amélioration des performances.
En fin de compte, adopter une approche équilibrée de l’entraînement, en tenant compte à la fois de l’intensité et de la durée, contribue à optimiser le VO2 max pour une meilleure forme physique globale et des performances sportives accrues.
