Les zones d'entraînement sont un modèle, pas une mesure

Une zone est un pourcentage de quelque chose, et ce quelque chose est tout le débat

Personne n'a jamais mesuré une zone. Ce qui se mesure, c'est une fréquence cardiaque, une allure, une puissance ou une consommation d'oxygène ; une zone est ce que l'on obtient en divisant l'un de ces nombres par une valeur de référence et en traçant un trait à un pourcentage rond. La valeur de référence — le repère — est donc le seul contenu réel du système. Change-la et toutes les limites bougent, alors que l'athlète, l'entraînement et la physiologie sont identiques. Quatre repères sont d'usage courant : la fréquence cardiaque maximale, la réserve cardiaque (maximale moins repos), la fréquence au seuil lactique, et l'allure ou la puissance tenable au seuil. Ce ne sont pas des variantes d'une même idée. Ce sont quatre nombres différents avec quatre structures d'erreur différentes.

La démonstration la plus nette n'oppose pas deux entraîneurs rivaux. Elle tient dans un seul document. La prise de position 2011 de l'American College of Sports Medicine classe l'intensité aérobie deux fois, dans le même tableau, avec deux repères : en pourcentage de la fréquence maximale, le travail modéré va de 64 à 76 % et le travail vigoureux de 77 à 95 ; en pourcentage de la réserve cardiaque, le modéré va de 40 à 59 % et le vigoureux de 60 à 89. Une seule autorité, une seule page, deux façons de tracer la même ligne — et elles ne la tracent pas au même endroit.

Un coureur, trois systèmes, calculs à l'appui

Notre coureur a 38 ans. Un test maximal sur piste a donné une fréquence cardiaque maximale de 186. Un pouls de repos matinal, moyenné sur une semaine, donne 52 ; la réserve cardiaque vaut donc 134. Un contre-la-montre solo de 30 minutes, moyenne des 20 dernières, donne une fréquence au seuil lactique de 168. Tout ce qui suit sort de ces trois nombres mesurés et de pourcentages publiés, rien d'autre.

Ancrées sur la fréquence maximale, les bandes de l'ACSM donnent un modéré de 119 à 141 bpm et un vigoureux de 143 à 177. Ancrées sur la réserve cardiaque — même document, même athlète — le modéré va de 106 à 131 et le vigoureux de 132 à 171. Le plafond du modéré a bougé de 10 bpm et le plancher du vigoureux de 11. Ajoutons maintenant un système ancré sur le seuil. Les zones de course de Joe Friel placent la deuxième zone à 85-89 % de la fréquence au seuil, soit 143 à 150 bpm pour cet athlète, la troisième commençant à 151. La limite entre la course facile qui remplit la semaine et la course plus dure qui ne la remplit pas se situe donc à 131 bpm, à 141 bpm ou à 150 bpm. Cela fait 18 bpm d'écart, et 18 bpm n'est pas une différence d'arrondi : au niveau de ce coureur, c'est l'essentiel de la distance entre un footing où l'on peut parler et un effort au tempo.

Observe où les trois systèmes s'accordent et où non. Près du haut, ils convergent, car le sommet de chaque système s'ancre sur le même événement : un effort intenable. La divergence est au milieu, dans la large bande où se trouve en réalité la quasi-totalité du volume d'entraînement de presque tout athlète d'endurance. C'est le pire endroit possible pour qu'un modèle reste vague.

Le problème du repère : ce que coûte réellement 220 moins l'âge

La formule qu'utilisait le premier cardiofréquencemètre de presque tout le monde a une histoire singulière. Robergs et Landwehr l'ont retracée en 2002 et ont constaté qu'elle n'a jamais été dérivée d'une étude : c'est une droite tracée à vue à travers un nuage d'une dizaine de jeux de données publiés ou non, entrée dans l'usage courant sans avoir jamais été testée comme prédiction. Leur découverte la plus utile est l'erreur. Sur deux décennies de recherche, l'erreur standard d'estimation de la fréquence maximale à partir de l'âge se situe autour de 7 à 11 battements par minute, et la forme 220 moins l'âge est couramment citée avec un écart-type de 10 à 12. Les alternatives mieux dérivées ne corrigent pas cela : Tanaka, Monahan et Seals ont proposé en 2001 208 moins 0,7 fois l'âge à partir d'une méta-analyse de centaines d'études, et c'est une meilleure droite à travers le même nuage large, non un nuage plus étroit.

Chiffrons l'effet de cette erreur. Notre coureur de 38 ans obtient 182 par la formule classique et 181 par Tanaka ; la piste a dit 186. Prenons le plus petit écart-type publié, 10 bpm, et demandons où le placerait un écart plausible de deux écarts-types : entre 162 et 202. Appliquons les pourcentages de l'ACSM aux deux bornes. Le plafond du travail modéré — 76 % du maximum — vaut 123 bpm si son vrai maximum est 162, et 154 bpm s'il est 202. Une limite, une personne, une fenêtre de 30 bpm. Pire : le plancher du travail quasi maximal sous l'estimation basse vaut 156 bpm, soit au-dessus du plafond du travail modéré sous l'estimation haute, 154. Autrement dit, un coureur à qui l'on demande de tenir 155 bpm travaille soit près de son plafond, soit en deçà de l'intensité vigoureuse, et la formule d'âge ne peut pas trancher.

La méthode de la réserve ne sauve rien, car elle utilise le même maximum. Recalculons sur la même fenêtre : avec un maximum de 162, la réserve vaut 110 et le plafond modéré 117 bpm ; avec un maximum de 202, la réserve vaut 150 et le plafond modéré 141. Une fenêtre de 24 bpm au lieu de 30. Une meilleure arithmétique sur une entrée cassée donne toujours une sortie cassée.

Pourquoi les zones ancrées sur le seuil résistent à la critique

Un seuil est un événement, non un plafond. Quelque part au milieu de la plage d'intensité, l'élimination du lactate cesse de suivre sa production, la respiration change de nature, et un effort tenable des heures devient un effort tenable des dizaines de minutes. Cette transition est un fait physiologique propre à l'individu, et elle se localise sur le terrain avec un contre-la-montre. Un maximum, à l'inverse, est une limite atteinte sous contrainte, et sa position dit très peu de l'emplacement de la transition intéressante : deux coureurs de même fréquence maximale peuvent avoir des seuils distants de dix pour cent, car le seuil se déplace avec l'entraînement et le maximum presque pas.

Les preuves sont inconfortables pour quiconque vend des zones en pourcentage du maximum. Une déclaration conjointe de l'ACSM et d'Exercise and Sport Science Australia sur la terminologie de l'intensité les rassemble. À 80 % de la fréquence maximale, une étude a trouvé qu'environ la moitié des participants se situaient au-dessus de leur premier seuil métabolique et environ la moitié en dessous — même prescription, côtés opposés de la seule ligne qui compte. À 70 % de la consommation maximale d'oxygène, une autre a trouvé un rapport de quarante entre individus dans l'élévation du lactate musculaire. Et la déclaration précise que les méthodes de réserve ne règlent pas la question non plus : prescrire un pourcentage fixe d'un repère maximal quelconque placera des personnes différentes dans des catégories d'intensité différentes.

Rien de cela ne rend exact un système ancré sur le seuil. Un test de terrain est une performance, donc il hérite de tout ce qui affecte une performance : le sommeil, la chaleur, le vent dans la ligne droite, l'envie de souffrir ce jour-là. L'affirmation honnête est plus étroite et vaut quand même beaucoup : un test de seuil mesure quelque chose de toi, ce jour-là, tandis qu'une formule d'âge mesure ta date de naissance.

Zones d'allure et zones cardiaques divergent en côte, et l'écart se calcule

L'équation métabolique de course de l'ACSM estime la consommation d'oxygène comme 0,2 fois la vitesse en mètres par minute, plus 0,9 fois la vitesse fois la pente fractionnaire, plus 3,5 pour le métabolisme de repos. C'est une équation de tapis roulant et elle est approximative, mais c'est la forme de la réponse qui compte ici. Cours à 12 km/h sur le plat et l'équation renvoie 43,5 millilitres d'oxygène par kilogramme et par minute. Cours exactement aux mêmes 12 km/h dans une pente de cinq pour cent et elle renvoie 52,5 — soit 20,7 % de coût physiologique en plus pour une allure qui n'a pas bougé. Un plan de zones d'allure te dit que tu fais la même séance. Ton cœur dit le contraire, et il a raison.

Retourne l'équation et elle donne la correction honnête. Pour tenir le même coût en oxygène dans cette pente de cinq pour cent, le coureur doit descendre à 9,8 km/h — 18 % plus lent. Sur un terrain vallonné, une zone cardiaque et une zone d'allure ne sont donc pas deux vues d'un même plan, mais deux plans différents, et l'écart n'est pas mince. C'est pourquoi les zones d'allure sont fais pour du plat, du frais et du connu, et pourquoi dès que le profil se redresse la plupart des entraîneurs basculent sur la fréquence cardiaque, la puissance, ou simplement la sensation d'effort.

Et elles divergent encore à la chaleur : la dérive cardiaque, chiffrée

Maintiens la puissance parfaitement constante et la fréquence cardiaque monte quand même. Le mécanisme est une baisse du volume d'éjection : le volume plasmatique diminue, le débit cutané augmente pour évacuer la chaleur, et le cœur compense en battant plus souvent pour le même débit. Wingo et ses collègues l'ont mesuré précisément : neuf cyclistes à 60 % de la consommation maximale d'oxygène dans une salle à 35 °C, de la 15e à la 45e minute, à une puissance jamais modifiée. La fréquence est passée de 151 à 169 battements par minute, soit 12 % de hausse. Le volume d'éjection a chuté de 16 %. Et la consommation maximale d'oxygène, mesurée juste après, était inférieure de 19 % à celle de la 15e minute.

Dix-huit battements par minute en une demi-heure, gratuitement. Applique cela aux zones ancrées sur le seuil de notre coureur, où la troisième zone ne fait qu'environ sept battements de large : une dérive de cette ampleur le fait sortir de la zone où il a commencé, traverser la suivante et atteindre le haut de la quatrième — alors que l'allure affichée n'a pas bougé et que le travail n'est pas devenu plus dur. Il n'y a que deux réponses honnêtes. Soit tu acceptes qu'une zone cardiaque ne signifie pas la même chose à la deuxième heure qu'à la dixième minute, et tu pilotes la séance à l'allure ou à la puissance, la fréquence n'étant qu'une observation. Soit tu gardes le plafond cardiaque et laisse l'allure baisser quand la dérive arrive, ce à quoi ressemble une longue sortie d'été bien menée. Ce que tu ne peux pas faire, c'est tenir les deux nombres à la fois et déclarer le plan respecté.

Trois zones, cinq ou sept ? C'est une convention, pas de la physiologie

La physiologie offre deux repères sur lesquels la plupart des chercheurs s'accordent : un premier seuil métabolique, au-dessus duquel le lactate commence à s'accumuler mais où un état stable reste atteignable, et un second, au-dessus duquel il ne l'est plus. Deux repères coupent la plage en trois. C'est de là que vient le modèle polarisé à trois zones, et c'est le seul nombre de zones à disposer d'une justification physiologique directe. Tous les autres relèvent d'une subdivision de commodité : cinq zones parce que cinq noms se retiennent bien, sept parce qu'un entraîneur voulait séparer les intervalles courts des longs. La déclaration ACSM-ESSA le dit, en notant que de nombreux schémas de zones différents coexistent.

Ce n'est pas un plaidoyer contre les zones. Un modèle faux dans une direction connue et d'une ampleur connue reste très utile, et l'alternative — s'entraîner entièrement à la sensation, sans repère — jette une information réellement disponible. C'est un plaidoyer pour trois habitudes. Ancre sur quelque chose que tu as mesuré sur toi, non sur quelque chose déduit de ton âge. Note le repère à côté des zones, pour que quiconque lit le plan sache quel modèle l'a produit. Et lorsque le terrain s'incline ou que le thermomètre grimpe, traite les limites comme approximatives, car ce jour-là elles le sont.

Questions fréquentes

Faut-il utiliser 220 moins l'âge, ne serait-ce qu'un peu ?

Comme statistique de population, elle convient ; comme repère personnel, c'est l'entrée la plus faible de tout le plan. Elle n'a jamais été dérivée d'une étude, et l'erreur d'estimation de la fréquence maximale d'un individu à partir de l'âge tourne autour de 7 à 11 battements par minute. Double cette erreur, passe-la dans les pourcentages et une limite de zone se déplace de 30 battements. Si tu as déjà un effort maximal dans ton historique — un 5 km dur, une séance de côtes où tu as vu un nombre indépassable — ce pic observé vaut mieux que toute formule. Si tu n'as ni l'un ni l'autre, fais plutôt un test de seuil sur le terrain, effort d'allure soutenable que tu peux répéter tous les deux mois.

Faut-il un laboratoire pour trouver son seuil ?

Non. Le protocole de terrain classique est un contre-la-montre solo de 30 minutes couru comme un effort de course régulier et honnête, la fréquence cardiaque moyenne des 20 dernières minutes étant prise comme fréquence au seuil ; une variante courante est un test de 20 minutes dont on retranche 5 % de la moyenne. Le mot solo compte : un partenaire d'entraînement ou un dossard modifie l'effort produit, et le test mesure alors ton esprit de compétition plutôt que ta physiologie. Un laboratoire donne une courbe plus précise et te dit lequel des différents seuils tu as trouvé, mais pour poser des zones le nombre de terrain suffit et se répète assez souvent pour suivre une saison, ce que le nombre de laboratoire ne permet généralement pas.

Pourquoi les zones de ma montre diffèrent-elles de celles de mon entraîneur ?

Presque toujours parce qu'elles sont ancrées sur des nombres différents. La plupart des montres utilisent par défaut un pourcentage de la fréquence maximale, ce maximum étant lui-même deviné à partir de ta date de naissance si tu ne l'as pas remplacé. La plupart des entraîneurs s'ancrent sur un seuil qu'ils t'ont fait tester. Applique les deux au même athlète et les limites du milieu peuvent différer de 15 à 20 battements par minute, de quoi transformer sur le papier une sortie facile en sortie modérée. Avant de conclure que l'un des deux se trompe, ouvre les réglages et lis quel est le repère. Deux systèmes qui divergent parce qu'ils utilisent des repères différents se comportent exactement comme prévu ; l'erreur consiste à prendre l'une des sorties pour une mesure.

Faut-il courir à l'allure ou à la fréquence cardiaque ?

Cela dépend de la séance et du jour. L'allure mesure directement le travail produit : c'est donc la bonne cible pour les efforts courts, durs et plats où l'on vise une vitesse précise et où le coût physiologique se règle tout seul. La fréquence cardiaque mesure la contrainte que ce travail provoque : c'est donc le meilleur guide sur les efforts longs, en côte et à la chaleur, où la même allure ne coûte pas la même chose. Le calcul rend la coupure concrète : la même vitesse dans une pente de cinq pour cent coûte environ 21 % d'oxygène en plus, et tenir l'intensité constante dans cette pente revient à courir 18 % plus lentement. Sur terrain vallonné, pilote le plan à la sensation ou à la fréquence et laisse l'allure faire ce que le terrain exige.

Un modèle à trois zones vaut-il mieux qu'un modèle à cinq ou sept ?

Meilleur en défendabilité, pas nécessairement meilleur pour t'entraîner. Trois zones correspondent aux deux seuils métaboliques que la physiologie offre réellement : chaque limite renvoie donc à quelque chose de réel. Cinq ou sept zones subdivisent ces bandes pour des raisons pratiques — un entraîneur veut distinguer un long effort régulier d'un effort court et vif, et un seul mot n'y suffit pas. Les limites supplémentaires sont des conventions et doivent être traitées comme telles : des étiquettes utiles, non des faits physiologiques. Le risque d'un système à sept zones n'est pas d'être faux, mais que sa précision soit décorative, poussant l'athlète à courir après une fenêtre de cinq battements que le repère sous-jacent ne peut pas résoudre.

L'entraînement à la puissance règle-t-il le problème du repère ?

Elle supprime certains problèmes et conserve le principal. La puissance se mesure directement à la pédale ou s'estime à partir du mouvement : contrairement à la fréquence cardiaque, elle répond instantanément et ne dérive pas avec la chaleur ou la déshydratation ; contrairement à l'allure, elle intègre déjà la pente à vélo. Mais les zones de puissance restent des pourcentages d'un repère — la puissance critique, ou un seuil fonctionnel estimé sur un test de 20 minutes — et ce repère doit toujours être mesuré, bouge toujours avec l'entraînement, et provient toujours d'une performance qui peut être bonne ou mauvaise ce jour-là. Ce que la puissance t'achète, c'est un signal plus propre, pas une dispense du débat sur ce par quoi diviser.