VO2 MAX: les 6 limites de l'apport en oxygène

Auteur : Bruno Chauzi, professeur EPS.

Le VO2 max est le débit maximum d'oxygène consommé lors d'un effort. Il existe 6 facteurs physiologiques qui limitent son développement lors d'un entraînement en course, en natation ou en triathlon. Connaitre et optimiser les processus de transport et d'utilisation de l'oxygène est essentiel pour augmenter les performances car l'oxygène concourt avec les lipides à la régénération de l'ATP ou adénosine triphosphate, la molécule clef de l’énergétique cellulaire. La production d'énergie au niveau des cellules musculaires est impossible pour des efforts de longue durée sans l'apport d'oxygène.

Etapes de la consommation de l'oxygène O2

Il existe 11 étapes dans le processus de consommation d'oxygène.

1. système ventilatoire
2. diffusion alvéole pulmonaire-artère
3. système cardiovasculaire
4. transport d'O2 par le sang (artères)
5. diffusion capillaire-cellule musculaire
6. mitochondries (taille et nombre)
7. type de fibres musculaires
8. retour CO2 par les veines
9. système cardiovasculaire
10. diffusion veine-alvéole
11. système ventilatoire

Facteurs limitant le débit de l'oxygène

On compte 6 facteurs freinant le débit et l'utilisation de l'oxygène vers les cellules et à l'intérieur de celles-ci. Il s'agit de :

• La ventilation au niveau de la trachée et des poumons
• Le transport par le sang
• La pompe cardiaque
• La circulation périphérique
• Le Muscle
• L'age des sportifs

1 Ventilation

La ventilation, c'est à dire le processus mécanique de transport vers les poumons grace à la respiration, est le premier mécanisme à intervenir et c'est aussi parfois le seul auquel on pense quand on évoque le transport de l'oxygène.

A ce niveau les freins sont:

1. la dimension de la trachée par rapport au poumon
2. le débit ventilatoire, c'est à dire l'amplitude de l'inspiration et de l'expiration, en rapport notamment avec la taille de la cage thoracique et la puissance des muscles respiratoires tels que le diaphragme et les inter-costaux
3. la déficience alvéolo-capillaire de concentration en oxygène au niveau des bronchioles
4. la capacité de diffusion des alvéoles vers les capillaires

2 Transport de l'oxygène (O2) par le sang

Une fois diffusé dans le sang le transport de l'oxygène n'est pas terminé. Il faut qu'il parvienne jusqu'aux cellules. A cette étape les difficultés se présentent au niveau de :

1. le rapport hématocrite/hémoglobine, à savoir la concentration en hématocrite au sein de l'hémoglobine. L'hématocrite est le volume occupé par les globules rouges circulants dans le sang exprimé en pourcentage par rapport au volume total du sang. L'hématocrite diminue en cas de baisse du nombre ou du volume des globules rouges (anémie), mais aussi en cas d'augmentation du volume plasmatique.
2. l'affinité pour l'O₂ et la capacité à le fixer

3 Pompe cardiaque

Le coeur est une pompe et, comme toutes pompes, il a des capacités mécaniques limitées par la fréquence des battements, le volume potentiellement déplacé (ves) et finalement la pression résultant de la force et de la vitesse globale.

1. VES (Volume éjection systolique): Le volume d'éjection systolique, ou VES, est le volume de sang que le cœur propule à chaque contraction (systole) dans les artères et les veines. Il est la plupart du temps exprimé en millilitres (mL).
2. Fréquence cardiaque: C’est le nombre de battements, c’est à dire de contractions, que le cœur émet par minute
3. Pression sanguine: La pression sanguine définit la force exercée par le sang sur la paroi des vaisseaux, par unité de surface. Elle se mesure en mm ou en cm de Mercure (mm Hg ou cm Hg).

4 Circulation périphérique

La circulation périphérique concerne les très fins vaisseaux capillaires qui irriguent les fibres musculaires. L'apport d'O2 sera ici dépendant des points suivants :

1. La densité en capillaires car un muscle pauvre en capillaires sera aussi peu alimenté en O2
2. Le débit sanguin au niveau du muscle qui est dépendant de la qualité de l'échauffement et du nombres de fibres musculaires progressivement recrutées dans la contraction globale
3. La capacité de diffusion
4. La capacité d'extraction de l'O2 au sein même de la cellule musculaire dans les mitochondries

5 Au niveau du muscle

On recense 4 limites au sein du muscle:

1. Quantité de myoglobine
2. Densité en mitochondries
3. Quantité de substrat disponible
4. Type et nombre de fibres musculaires

6 Age

Le pic de VO2 MAX est autour de 20 ans.

Après 30 ans un sédentaire perd 10-12% par décennie, un sujet entraîné ne perd que 5%.

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