L’hypoxie et l’hypoventilation sur l’effet tampon de l’organisme

Le travail sous-oxygéné est traditionnellement utilisé pour fabriquer du globule et ainsi avoir de meilleures performances aérobies. Et en CrossFit, les globules on en consomme au quintal !

Mais l’université Paris 13 nous propose un autre effet et ceci sans investissement ni déplacement en altitude : l’hypoventilation.

Le travail en altitude présente des avantages et des inconvénients qu’il n’est pas prévu de discuter ici (adaptation, effets aléatoires, problèmes logistiques…). Il y a un intérêt certain, mais non accessible à tous et surtout pas forcément utilisé par les sports non endurants.

Toutefois, les études sur cet aspect ont permis d’arriver à du matériel de pointe (les caissons isobariques) qu’utilise notamment Novak Djokovic avec succès, au point où des voix s’élèvent ici ou là contre ce « dopage-technologique » (plus basé sur la récupération).

La science progresse, le sport doit s’adapter (autoriser la pratique ou l’interdire). Mais quoiqu’il en soit, cela ouvre des perspectives nouvelles d’entraînement grâce à l’imagination de certains chercheurs. C’est notamment le cas de petits français de l’université Paris 13 (petit au sens affectif bien sûr!).

La question posée est  »comment faire pour bénéficier de cet avantage technologique sans pour autant en faire l’investissement ». La réponse apparente : l’hypoventilation.

L’hypoxie volontaire chez les nageurs

L’hypoxie volontaire est étudiée depuis très longtemps en sport. Cela a commencé dans les années 1970 avec la natation. Grâce à l’imagination d’un des plus grands entraîneurs de cette discipline (Counsilman), l’entraînement à modulation de la respiration est née (on expire sur 3, 4, 5 … mouvements de bras). En gros, on apprend aux nageurs à expirer longtemps et profondément en espérant créer une hypoxie.

Le résultat est que cet objectif n’est pas atteint (la technique est intéressante à l’entraînement, mais pas pour l’aspect hypoxie qui n’existe pas en fait). Pourquoi ? Sport et vie 111 nous l’explique en prenant 2 facteurs : le volume pulmonaire et la position horizontale. Le volume pulmonaire des nageurs est traditionnellement plus important, favorisant une plus grande inspiration et donc une possibilité naturelle à prolonger l’expiration sans créer d’hypoxie. La position horizontale, quant à elle, favorise les échanges gazeux, réduisant encore plus le phénomène d’hypoxie.

Au final, on risque donc d’avoir encore besoin de l’altitude ou des appareils à hypoxie pour développer les capacités des sportifs.

L’hypoxie volontaire chez les cyclistes et les coureurs

Xavier Woorons et Coll de l’université Paris 13 ont fait une série d’études très intéressantes et qui passent inaperçues pour l’instant. Pourtant, l’impact potentiel sur l’entraînement et les méthodes d’entraînement sur la répétabilité des efforts est évidente et potentiellement très intéressante.

Et par dessus le marché, cela ne nécessite aucun achat de matériel, pas de déplacement en stage d’altitude… Pourquoi s’en passer ?

L’hypoxie volontaire, pour Woorons, va pouvoir se faire selon 2 méthodes : à la méthode des nageurs (expiration prolongée, inspiration brève) ou en apnée partielle (inspiration – blocage – expiration – inspiration…).

Les 2 premières études qu’ils nous proposent traitent de ces 2 types d’hypoxie pour 2 efforts différents : le cyclisme et la course à pieds.

Étude 1 : Prolonged expiration down to residual volume leads to severe arterial hypoxemia in athletes during submaximal exercise. Respir Physio Neurobiol 15:75-82, 2007

Des cyclistes vont produire des efforts de faible intensité (70% VO2max) en réduisant la fréquence respiratoire (1 inspiration pour 4 secondes d’expiration au lieu de 1 respiration par seconde comme habituellement).

Les résultats furent intéressants : une saturation induite équivalente à un effort à 2000m d’altitude (87% SaO2). Taux de lactates inchangés malgré une augmentation de l’acidose sanguine et de l’effet hypercapnique (augmentation de la pression du CO2 dans le sang).

En gros, à l’inverse du cas des nageurs, ils ont réussit à recréer une hypoxie de manière mécanique, ventilatoire en l’absence d’altitude ou de matériel sophistiqué.

Étude 2 : Effect of a 4-week training with voluntary hypoventilation carried out at low pulmonary volumes. Respir Physiol Neurobiol 160:123-153, 2008

Ici, on s’adresse à des coureurs à pied à qui l’on demande un effort d’une vingtaines 20 minutes avec des périodes où la respiration sera maîtrisée : on inspire, on bloque 4 secondes puis on expire avant de reprendre l’inspiration et ainsi de suite.

Après 4 semaines de ce traitement (3 entraînements par semaine), on se retrouve avec le même type d’informations, mais en plus avec une indication supplémentaire : une forte élévation des bicarbonates, montrant un effort de l’effet tampon.

Ainsi, le coureur à pied a pu reproduire les effets de saturation artérielle d’une altitude de 3500m environ (78% de SaO2).

La surprise vient surtout des résultats sportifs eux-même : 0,5% d’amélioration de l’économie de course

Étude 3 : Swimmers can train in hypoxia at sea level through voluntary hypoventilation. Respir Physiol Neurobiol 304:1569-9048, 2013

Histoire de boucler la boucle et de revenir aux sources de cette idée d’hypoventilation, Woorons et ses collaborateurs ont testé un travail en hypoventilation chez des nageurs (d’élite).

L’idée fut de réduire le volume inspiré (mais en conservant l’hypoventilation). Donc inspiration puis blocage à l’inverse de ce qu’il se fait depuis les années 1970 comme nous l’avons vu plus haut. Les résultats furent une saturation à 87% (comme pour les cyclistes de l’étude 1).

Il est donc possible d’améliorer encore plus l’entraînement sans avoir recours à tout un arsenal technologique, des déplacements importants…

Et ne pensez pas que l’on ne parle ici que des sports d’endurance. C’est même l’inverse puisque l’impact se fera sur la glycolyse, donc sur les sports de demi-fond et ceux générant des efforts intermittents. D’ailleurs, une étude de Burtscher et coll. (2010) Effects of intermittent hypoxia on running economy. Int J Sports Med 31(9):644-50 nous montre une amélioration de l’économie de course sans amélioration de la VO2max chez des coureurs grâce à un travail en hypoxie (technologique, pas volontaire). De même, Bonetti DL et coll. (2009) Cycling performance following adaptation to two protocols of acutely intermittent hypoxia Int J Sports Physiol Perform 4(1):68-83 produit un pic de performance (Puissance maximale Aérobie) 3 jours après un cycle de préparation (4,7% de puissance aérobie en plus).

Un livre de l’auteur de ces études (Woorons) est sorti (L’entraînement en hypoventilation, repoussez vos limites).