Dossier fréquence cardiaque, chapitre 3 : La Fréquence Cardiaque lors d’une charge de travail

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A. La fréquence cardiaque lors d’un effort à vitesse contante

Lors d’une charge de travail (mise en mouvement), on constate une élévation très rapide de la Fréquence Cardiaque (FC) mais aussi un temps de latence de l’ordre de 0,5 secondes entre le début de la contraction musculaire et le premier changement détectable au niveau de la FC. Ce sont des réflexes périphériques dus à des mécanismes nerveux centraux qui sont responsables de cette accélération cardiaque.

Le professeur suédois Dag Linnarsson démontre dans l’une de ses études qu’au début de l’exercice, il y a une variation brusque de la Fréquence Cardiaque pendant les 10 – 15 premières secondes de l’effort puis une augmentation plus douce pendant les 60 -90 secondes suivantes avec enfin une augmentation très légère jusqu’à la fin d’une charge de travail si celle-ci est à intensité constante.

De son côté, J.J. Vogt  montre que lors d’un exercice musculaire à charge constante, l’évolution de la FC peut être scindée en 3 composantes.

• FC = C1+C2+C3

C1 appelée composante immédiate est saturée en 8 secondes et représente environ 20 % de l’amplitude de variation de la FC sous l’effet exclusif de la puissance mécanique développée. Le facteur responsable de cette accélération cardiaque pendant la période initiale de l’exercice serait un mécanisme neurogène dont le point de départ pourrait être un réflexe local ainsi que des récepteurs sensibles à la puissance.

C2 appelée composante rapide : son amplitude varie sous l’effet exclusif de la puissance mécanique développée . Sa constante de temps croit proportionnellement avec la puissance et intervient avec un retard de 8 secondes . La majorité des auteurs sont d’accord pour admettre que cette composante met 2 à 4 mn pour être saturée selon la puissance mécanique développée (plus la puissance est forte; plus longue sera la constante de temps). On citera ainsi le Belge Christian Heyters qui a étudié les pourcentages d’erreur entre les fréquences cardiaques moyennes des 2^e , 3^e , 4^e et celles de la 5^eminute d’effort à intensité  constante  (entre 40 % et 80 % de l’effort maximal). Exprimée en pourcentage d’erreur sur la valeur moyenne, la différence est de 4.8 % pour la 2^e minute , 2.4 % pour la 3^e minute et tombe à 0.6 % pour la 4^e minute. La faible variation entre la 4 ème et la 5 ème minute de l’effort permet d’ affirmer, qu’à ce moment,  un état stable est atteint (un steady stade).

C3 est appelée composante lente. Cette composante lente peut être assimilée à une droite en fonction du temps. Toutes les variations de FC après les cinq premières minutes d’exercice à une puissance constante sont dues en grande partie à des modifications de l’état thermique. Cette observation est quasiment valable pour toutes les charges travail à puissance constante. On peut voir que  lorsque les charges sont très faibles un état d’équilibre apparent peut apparaître mais il suffit que l’ambiance thermique devienne inconfortable pour qu’il y ait une légère augmentation de la FC. On estime que  70 % de la variance propre à l’absence d’équilibre sont déterminées par l’état thermique de l’organisme.

Une expérience intéressante est relatée par les chercheurs allemands Kindermann et Keul. Après avoir déterminé lors d’une épreuve progressive, les paramètres vitesse de course, VO² et Fréquence Cardiaque correspondant au seuil anaérobie (4 mmol /l), il a fait réaliser deux charges de travail d’une durée de 30 minutes.

Lors de la 1^ère charge de travail,  il a obligé les coureurs à garder constante la Fréquence Cardiaque au seuil anaérobie trouvée lors du test (correspondant à 4 mmol /lactate ) alors que pour la 2 ème charge de travail,  c’est la vitesse de course qui est restée constante .

Les constats ont été les suivants :

1. pour garder la FC constante, il est nécessaire de réduire continuellement la vitesse de course. Si au début la vitesse est supérieure à celle correspond au seuil de 4 mmol (seuil anaérobie), à la fin des 30mn,  la vitesse est nettement inférieure. Par ailleurs, le niveau des lactates dans les 10 premières minutes est presque le double de celui correspondant au seuil. Ce niveau de lactate va par la suite diminuer de manière constante en fonction de la réduction de la vitesse.

2. A vitesse constante au seuil, on constate une augmentation légère de la FC. Après 15 à 20mn,  on atteint la Fréquence Cardiaque trouvée lors du test de seuil puis celle-ci est dépassée de quelques pulsations. Le niveau de lactate se situant, pendant toute la durée de la charge, légèrement au dessus de 4 mmol /l.

Il faut rappeler ici que la Fréquence cardiaque correspondant  au seuil de 4 mmol /l lactate  lors du test progressif n’est atteinte qu’après plusieurs paliers d’effort. Pour éviter les problèmes survenant lors de l’accrochage d’une fréquence cardiaque cible, il est donc recommandé de prévoir une approche progressive de cette Fréquence Cardiaque grâce, par exemple, à un échauffement.

Il faut aussi être très attentif lors d’une séance d’entraînement et ne pas démarrer au niveau correspondant de Fréquence Cardiaque cible mais tenir compte du délai nécessaire pour obtenir une adaptation optimale du système cardio – vasculaire. Cela signifie qu’il faut atteindre progressivement la Fréquence Cardiaque adéquate.

Dans le cadre de son entraînement, il est donc préférable de se baser sur sa vitesse de course  en attendant que Fréquence Cardiaque se stabilise puis de toujours avoir en mémoire que l’augmentation de la Fréquence Cardiaque de quelques pulsations à la fin d’un effort constant est à mettre au compte de l’élévation de la thermie ce qui est tout à fait normal.

B. La fréquence cardiaque lors avec une charge de travail progressivement croissante

Lors d’une charge de travail progressivement croissante, la fréquence cardiaque approche (dans la plupart des cas) de ses valeurs maximales de manière asymptotique (en forme de S). Jusqu’à une fréquence cardiaque de 170 – 180 pulsations, l’augmentation de la Fréquence Cardiaque suit la même courbe que la charge de travail. C’est donc dans ces zones de travail (de type sub-maximale) que l’on peut très bien accomplir, conduire et contrôler un entraînement à partir de la Fréquence cardiaque.

Les courbes Fréquence Cardiaque / charge de travail montrent que l’augmentation de la Fréquence Cardiaque est fonction de l’état d’entraînement. Ainsi des sportifs bien entraînés dans le domaine de l’endurance présentent une courbe FC/ charge de travail nettement plus aplanie que celle de non entraînés. Ils peuvent donc fournir, pour une fréquence cardiaque identique,  une charge de travail plus élevée. Ce qui signifie que pour une charge de travail identique, fixe et déterminée préalablement,  ils présenteront  une fréquence cardiaque inférieure.

C’est Wyndham qui, dès 1959 déjà, a démontré qu’il existe une relation linéaire entre :

• la Charge de travail et la vo² ( la consommation d’oxygène)
• la Charge de travail et la Fréquence cardiaque

Ceci nous amène donc à évoquer la relation  entre la Vo² et la Fréquence cardiaque. 
Ainsi en examinant les courbes de la consommation d’’Oxygène et de la Fréquence cardiaque, on constate que la consommation atteint son asymptote (maximum du maximum) plus lentement que celle de la Fréquence Cardiaque. La relation FC/Vo²  est donc linéaire jusqu’à un point proche de la Fréquence Cardiaque Maximale (FCM).

Lorsque le sportif atteint sa FCM,  il y a encore une marge d’augmentation importante de la Vo² et donc de la charge de travail possible, ce qui signifie qu’il peut encore possible d’augmenter sa vitesse de course.

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