PMA, VMA, filières énergétiques,
acide lactique : explications
Beaucoup nous demandent ce qu'est la PMA et comment la travailler, la VMA, quelles sont les filières énergétiques, le rôle de l'acide lactique…
Nous allons tenter d'éclaircir et d'expliquer « simplement » certains points.
Petit rappel sur les notions de PMA, VMA et VO₂max
La PMA
Dans les activités aérobies où le sportif peut avoir une rétroaction en temps réel sur la puissance de l'exercice, on mesure l'aptitude aérobie en établissant la PMA. C'est le cas notamment dans les sports cyclistes où la puissance du pédalage est affichée sur un petit écran, ou sur le rameur.
Donc votre PMA (Puissance Maximale Aérobie) est la puissance que vous développez lorsque vous faites un exercice d'une intensité assez élevée pour que votre consommation d'oxygène (VO₂) atteigne la plus haute valeur possible pour votre système cardiorespiratoire (cœur, poumons, réseau sanguin, muscles…), c'est à dire votre consommation maximale d'oxygène (VO₂max).
En résumé, votre PMA est la puissance que vous développez en faisant un exercice où votre VO₂ devient égale à votre VO₂max. On exprime la PMA en watts.
La VMA
Dans les activités aérobies où l'on ne peut pas avoir une rétroaction en temps réel sur la puissance développée (course à pied, natation…), on évalue l'aptitude aérobie en établissant la VMA (Vitesse Maximale Aérobie), plutôt que la PMA !
La VMA est la vitesse à laquelle vous vous déplacez en faisant un exercice où votre VO₂ devient égale à votre VO₂max. En football, pour évaluer l'aptitude aérobie, on utilisera donc la VMA.
On peut voir parfois dans les livres spécialisés la notion de Vitesse à VO₂max (VVO₂max) — c'est la VMA.
On l'exprime en km/h.
Le VO₂max
On confond souvent VO₂max avec VMA (ou PMA). Attention, 2 personnes peuvent avoir la même VO₂max mais une VMA différente !
En effet, la VMA (ou PMA) dépend du VO₂max mais aussi de l'efficacité de votre gestuelle. Si vous avez la même VO₂max qu'un camarade mais une gestuelle plus efficace, votre VMA sera supérieure !
Le VO₂max correspond au volume maximal d'oxygène (dioxygène) que l'organisme peut utiliser par unité de temps. La consommation d'O₂ au cours de l'effort augmente régulièrement avec l'intensité. Toutefois, au-delà d'un certain seuil cette consommation ne peut plus augmenter : elle atteint un maximum, le VO₂max.
La puissance atteinte à ce moment est la PMA.
La vitesse atteinte à ce moment est la VMA.
Pourquoi développer la PMA en football ?
Même si les actions décisives en football sont des actions « explosives » réalisées à grandes vitesses, il y a beaucoup de temps de jeu effectués à allures faibles ou moyennes (démarquage, déplacement, replacement…).
Si vous êtes capable de courir à 70 % de votre VMA pendant 90 minutes, vous serez plus performant si votre VMA est passée de 18 km/h à 20 km/h…
→ Soit vous irez plus vite
Si votre VMA passe de 18 à 20 km/h, 70 % de 20 km/h (= 14 km/h de moyenne) est supérieur à 70 % de 18 km/h (= 12,6 km/h de moyenne)… Vous vous déplacez plus vite sur le terrain.
→ Soit vous « forcerez moins »
Si votre VMA est de 20 km/h, pour une course à 15 km/h vous êtes à 75 % de votre VMA. Si votre VMA est de 18 km/h, pour la même course à 15 km/h vous êtes à plus de 83 % de votre VMA… vous forcez plus. Vous êtes plus vite fatigué et moins lucide.
Vitesse de course à 70 % de la VMA
→ En améliorant votre VMA (ou PMA), vous serez plus performant à toutes les allures inférieures à la VMA.
Améliorer son potentiel aérobie permettrait également de récupérer plus vite de ses efforts intenses… et donc de répéter ses efforts avec plus d'intensité et plus de fois.
Comment développer la PMA ?
Le travail intermittent est un bon moyen de la développer. Pour fixer des allures adaptées à chacun, il faut tester la VMA de chacun.
Pour proposer des exercices intermittents à VMA, il faut tester la VMA « intermittente » avec un test intermittent et non un test continu.
Pour un travail en continu (footing à un certain % de la VMA), il faut s'appuyer sur la VMA « continue » testée à l'aide d'un test continu.
La PMA peut être limitée de 2 manières :
Limite cardiovasculaire
Liée au transport de l'oxygène (cœur, poumons, réseau sanguin).
Limitations musculaires périphériques
Fatigue locale des muscles.
Plus l'exercice intermittent est basé sur la course, plus il aura d'effets sur les paramètres centraux (cardiovasculaire).
Plus l'exercice intermittent sera basé sur des exercices de force (intermittent force avec pliométrie, travail avec charge), plus l'effet sera important sur les paramètres périphériques (muscles).
Les filières énergétiques et la production d'énergie
Pour produire un mouvement, il faut qu'il y ait une contraction musculaire. Une seule forme d'énergie est utilisable par les molécules contractiles des muscles : l'ATP (Adénosine Tri Phosphate).
Or problème :
Nous ne stockons pas l'ATP (ou très peu) car son poids moléculaire est trop élevé par rapport à l'énergie qu'il renferme — ce n'est pas rentable. Il est plus rentable d'utiliser d'autres sources d'énergie pour former de l'ATP : la phosphocréatine, le glycogène, les acides gras…
Ces substrats diffèrent notamment par la quantité d'énergie qu'ils produisent, les réserves stockées par l'organisme, la vitesse à laquelle ils sont transformés.
Les sources d'énergie pour former de l'ATP
Trois filières énergétiques différentes sont alors utilisées simultanément mais dans des proportions différentes selon les besoins : la filière anaérobie alactique, la filière anaérobie lactique et la filière aérobie.
Ces 3 filières ne sont pas indépendantes mais sont utilisées dans des proportions différentes selon le type d'effort. Elles sont toutes les 3 utilisées dès le début de l'effort mais dans des proportions très différentes. Pour chaque type d'effort, une filière sera privilégiée et dominante.
Voici un schéma d'Howald qui explique le fonctionnement des 3 filières :
Les filières Anaérobies
Anaérobie Alactique
Lors d'un effort intense type sprint ou au début de chaque exercice, le joueur va puiser son énergie dans le stock d'ATP déjà présent dans le muscle et va aussi utiliser la créatine phosphate (CTP ou PCr) présente dans les réserves cellulaires du muscle pour produire de l'ATP.
On appelle ce processus « anaérobie alactique » : anaérobie car sans oxygène, alactique car sans production d'acide lactique.
Problème ?
Les stocks d'ATP et de CTP dans les muscles sont très faibles. Si l'on souhaite poursuivre l'effort, il faudra ralentir et avoir recours à une source de production d'ATP plus durable.
Si l'on souhaite rester dans cette filière pour la développer (exemple : travail de vitesse), il faudra prendre de la récupération. Les réserves en CTP seront reconstituées à 80 % en 1 minute environ de récupération. Ce qui justifie, lors de séances de vitesse, de prendre des récupérations suffisantes (au moins une minute) pour que chaque effort soit de qualité et pour rester dans cette filière. Si la récupération est trop courte, on ne sera plus dans cette filière et on ne la développera donc pas.
La capacité de cette filière anaérobie alactique est donc très faible, par contre sa puissance est élevée car la libération d'énergie est rapide : c'est la filière des efforts courts et intenses (sauts, sprints courts, etc.).
Puissance
≈ 3 à 7 secondes
Capacité
≈ 7 à 20 secondes
Développer la capacité : maintenir sa puissance maximale le plus longtemps possible.
Développer la puissance : atteindre rapidement sa vitesse et sa puissance maximale (accélération, pente de montée de force).
Anaérobie Lactique
Après quelques secondes, le stock de créatine phosphate et d'ATP disponible s'épuise. Le joueur va donc utiliser du glucose et notamment du glycogène (glucose stocké dans les muscles et le foie — rapidement utilisable) pour renouveler l'énergie.
Le glycogène en stock va, par une série de réactions chimiques, se transformer en ATP et en lactate. C'est la glycolyse anaérobie.
L'avantage principal de cette filière est sa rapidité pour libérer l'énergie. La puissance disponible est toutefois moins élevée que la filière anaérobie alactique. En revanche, sa capacité est plus grande en raison d'un stock en glycogène plus important.
Problème :
La glycolyse anaérobie entraîne une acidification du milieu par accumulation de protons H⁺. L'acidité entraîne :
Le blocage de la contraction musculaire
Une baisse de la glycolyse anaérobie
Une douleur difficile à soutenir
Pour poursuivre l'effort on doit ralentir et utiliser la filière aérobie. Ou bien, si l'on veut rester dans cette filière pour la développer, prendre un temps de récupération (une récupération active diminue plus rapidement l'acidité).
Pour schématiser, c'est la filière principale pour tous les exercices ou courses intenses compris entre 20 secondes et 2-3 minutes d'effort.
Puissance
≈ 20 à 45 secondes
Capacité
≈ 45 sec à 2-3 min
Développer la capacité : augmenter la durée de ce processus.
Développer la puissance : amélioration des réserves musculaires en glycogène, des systèmes tampons intramusculaires qui neutralisent le lactate, et de l'élimination des lactates.
La filière Aérobie
La filière Aérobie
Cette filière permet la synthèse d'ATP grâce à la dégradation du glucose ou des acides gras. Elle utilise aussi bien les glucides que les lipides pour fournir de l'ATP aux muscles.
La proportion glucide/lipide varie en fonction de l'intensité, la durée de l'exercice et du niveau d'entraînement. Les stocks de ses substrats énergétiques sont très grands et les processus pour former de l'ATP n'engendrent pas d'acidité. On peut donc continuer son effort très longtemps.
Par contre, la libération de l'énergie est plus lente (puissance faible) et le temps qu'elle se « mette en route » est long (2-3 minutes). C'est la filière principale des efforts longs.
Puissance
≈ 4 à 10 minutes
Capacité
jusqu'à plusieurs heures
Intérêts de travailler la capacité du système aérobie :
Retrouver une aisance respiratoire
« Préparer le terrain physiologique »
Développer la taille du réservoir
Durer dans le match et dans la saison (plus les bases seront solides, plus on va durer dans le temps)
Attention, les chiffres donnés sont des moyennes, ils sont en réalité subjectifs (et peuvent donc varier d'un individu à un autre).
CAPACITÉ et PUISSANCE, c'est quoi ?
Imaginez un réservoir d'essence :
La capacité
C'est le nombre de litres qu'il peut contenir. Plus il y a de litres, plus on peut faire de kilomètres… C'est la quantité totale d'énergie disponible.
La puissance
C'est la largeur du tuyau où passe l'essence pour aller au moteur. Plus le tuyau est large, plus il y a d'essence qui arrive au moteur rapidement… C'est la quantité maximale d'énergie utilisable par unité de temps.
Les 3 filières ont leur propre capacité et puissance.
Voici un schéma qui résume bien la capacité et la puissance de chaque filière énergétique :
L'acide lactique
On entend parfois qu'il faut « diminuer la production d'acide lactique » pour être plus performant, ou bien qu'il ne faut pas trop créer d'acide lactique aux entraînements car les joueurs vont avoir des courbatures ou des crampes…
Nous avons vu que quand on sprint plus de 7 secondes environ, la filière anaérobie lactique « prend le relai » de la filière anaérobie alactique.
Les réactions chimiques de la filière anaérobie lactique entraînent la formation de lactates et d'ions H⁺.
Ce sont ces ions H⁺ qui sont responsables de l'acidité — pas le lactate.
Le lactate n'est pas la cause de l'arrêt de la course, au contraire, plus on produit de lactate, plus on est performant !
Le lactate est d'ailleurs mesuré comme « témoin » de la performance. La production de lactates permet de produire de l'ATP (recyclé et réutilisé) et donc de continuer l'effort.
Pour être plus précis : la glycolyse va dégrader le glucose en deux molécules d'acide pyruvique. La plus grande partie sera transformée en acide lactique. Dès sa formation, une molécule d'acide lactique sera entièrement dissociée en une molécule de lactate et en un proton H⁺. C'est ce proton qui est responsable de l'acidité dans le muscle — et non l'acide lactique.
Donc, plus nous sommes capables de produire de lactate → plus nous sommes capables de synthétiser de l'ATP → plus nous fournissons d'énergie à nos muscles et plus le travail musculaire sera intense → plus nous sommes performants.
Par contre, quand nous sommes dans la filière anaérobie lactique, nous produisons du lactate mais aussi des protons H⁺. Ces protons H⁺ sont responsables d'une augmentation de l'acidité dans le sang et les muscles (acidose) — plus il y a d'acidité, plus l'effort devient pénible et plus cette acidité inhibe les systèmes de production de l'ATP et de la contraction musculaire. On ne peut donc pas continuer à ce rythme éternellement, il faut ralentir.
Mais avec l'entraînement, il est possible d'être de plus en plus résistant à l'acidité (on augmente notre tolérance) et donc de développer la puissance et la capacité de la filière anaérobie lactique.
« Le lactate n'est en fait que le témoin innocent de la présence des protons » (Callier et coll., 1996).
Le lactate n'est pas un « déchet », un « ennemi » ou une « toxine ». C'est un élément très énergétique car plus un athlète en produit, plus il est performant, et non pas l'inverse.
Est-ce le lactate qui donne des crampes ou des courbatures ?
Les crampes
C'est une erreur. — Georges Cazorla (chercheur en physiologie du sport) l'explique très bien :
« Des crampes peuvent survenir en même temps qu'une forte accumulation de lactate, mais si une relation de cause à effet existait, il faudrait que chaque fois qu'il y a accumulation lactique, il y ait crampe. Ceci n'est heureusement pas le cas dans les activités à forte production de lactate, comme les courses de 400, 800 et 1 500 m, le 100 et 200 m nage ou le kilomètre en cyclisme. Pourtant, on y relève souvent des lactatémies de 20 à 25 mmol/L, sans que les sportifs se plaignent de crampes. »
« Inversement, dans de nombreux sports à faible accumulation de lactate comme le football ou les courses de longue distance, il n'est pas rare que les athlètes développent des crampes. On peut même développer des crampes pendant le sommeil à un moment où la lactatémie est la plus basse ! »
En conséquence, la crampe n'a aucune relation, ni de près, ni de loin, avec l'accumulation de lactate. La crampe résulte probablement d'une hyperexcitabilité neuromusculaire due à des déséquilibres hydro-minéraux, soit par déshydratation, soit par carences minérales.
Les courbatures
Comme pour les crampes, les courbatures (douleurs musculaires retardées) peuvent parfois se développer lorsque l'accumulation de lactate a été importante sans qu'il y ait pour autant de relation de cause à effet.
Exemple : si on demande à un nageur très entraîné de courir le plus rapidement possible un 400 m, il accumulera beaucoup de lactate et développera très certainement des douleurs musculaires les jours suivants. Si on lui demande de nager un 100 m sprint, l'accumulation lactique sera toujours importante sans douleurs musculaires. De même, un coureur spécifiquement entraîné au 400 m ne présentera pas de courbatures.
Les douleurs musculaires retardées se développent inévitablement lorsqu'on réalise un exercice inhabituel sollicitant de façon intense un groupe musculaire non entraîné à ce type d'exercice.
L'expérience de Schwane et coll. (1980) a confirmé que le travail excentrique entraîne une moindre accumulation lactique mais provoque habituellement des douleurs musculaires retardées (ex : grandes descentes pédestres en montagne).
En conséquence, les courbatures n'ont aucune relation de cause à effet, ni de loin, ni de près avec l'accumulation du lactate dans le muscle.
Quatre facteurs pourraient en être la cause :
Micro-déchirures du tissu musculaire et péri-musculaire.
Modification de la pression osmotique liée à une accumulation de métabolites intracellulaires, entraînant une rétention d'eau dans les tissus avoisinants.
Spasmes musculaires.
Suretirement et micro-déchirures de portions du tissu conjonctif intramusculaire et tendineux.
Est-ce important en football de travailler le « lactique » ?
Il y a peu de situations où l'on accumule de l'acide lactique en football. Cela va dépendre toutefois du poste, du niveau et du type de jeu que prône l'entraîneur (pressing intense, attaque rapide…).
Il est donc possible de le travailler : un peu pour le physique, beaucoup pour le mental !