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Endless Project : courir à 16,25 km/h jusqu'à l'épuisement !

3 avril 2021 - Meylan

Un sport de haut niveau, où la science est au service des athlètes pour leur permettre d'optimiser chaque détail. Des athlètes hors normes pour qui des généralités ne suffisent plus pour être au sommet. C'est ainsi que Sporttesting, qui apporte au quotidien sa vision innovante au monde sportif, a souhaité relever un nouveau défi : explorer de très près les paramètres relatifs aux efforts d'endurance en condition réelle.

Une épreuve inédite confrontant 12 athlètes à leurs propres limites : tenir le plus longtemps possible sur les allures du record du monde de 100km (16,25km/h). Hommes femmes, trailleurs, marathoniens, triathlètes, pistards, c’est la diversité des profils qui nous a permis d’obtenir une large vision des facteurs limitants pour chaque profil d’athlète de façon individuelle.

Quels ont été les facteurs qui ont arrêté 1 à 1 ces athlètes ? On vous explique tout !

Evaluation d'avant course

Facteurs physiologiques, psychologiques, cognitifs...

Chaque athlète a été préalablement évalué avant de participer au défi ultime. Slidez pour avoir un aperçu de l'état de forme physique et mental des coureurs ! 👇

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Performance des coureurs du #EndlessProject

Graphique des résultats des 12 athlètes de la course. Duncan a fait le meilleur résultat avec 63km parcourus en 3h52.
Performances des athlètes du Endless Project

L'épreuve

Un effort à allure continue sur une distance inconnue : Une nouveauté pour les athlètes comme pour la science.

Il est bien établi dans la recherche scientifique que lors des courses d’athlétisme ou d’endurance, les athlètes adoptent des stratégies de gestion d’allure qui sont largement impactées par la distance de course. On retrouve sur les distances les plus courtes des athlètes capables d’augmenter nettement leur allure sur le dernier kilomètre, ce qui remet largement en cause une explication uniquement physiologique de la fatigue (Tucker and al., 2006a).

Chez Sporttesting nous croyons fortement que l’effort est impacté par des paramètres que l’on retrouve dans les modèles psychobiologiques et c’est ce qui sera étudié sur cette épreuve.

N’ayant pas de stratégie particulière à adopter grâce au vélo meneur d’allure, les athlètes possédaient un avantage. Certaines études définissent la stratégie d’allure constante comme la plus efficace pour performer sur les épreuves d’endurance. En effet, il a été montré par Foster & al. (1994) qu’adopter une allure constante permet de retarder l’apparition de la fatigue en contrôlant le cout énergétique pour optimiser la performance sur les efforts longs (Thompson and al.,2004).

Néanmoins, dans le cadre du Endless project, les athlètes n’avaient pas de repère sur la fin de leur effort :

"Ce n’est pas nous qui allions vers la ligne d’arrivée mais la ligne d’arrivée qui venait à nous lorsque nous n’étions plus capables de maintenir l’allure." - Robin Juillaguet, 21km en 1h17.

Un véritable challenge sur le plan psychologique, la fixation d’objectif étant largement définie comme un des paramètres clé de la performance dans la psychologie du sport. De plus, la sensation d’effort, qui est d’après la théorie du modèle psychobiologique, le paramètre impliquant l’arrêt de l’effort, est impacté par la connaissance de ce point d’arrêt (Tucker and al., 2006a).

Les conditions

Carte de la course
  • Boucle : de 3,945Km - 6m de D+
  • Température : 13.8°C à 17°C
  • Vent : 7km/h - 28 km/h
  • Ravitaillement : En continu

Un construit scientifique.

© Mathilde Lazou

L’arrêt de l’effort, modèle physiologique ou psychobiologique ?

L’apparition de la fatigue définie comme "l’incapacité à effectuer ou poursuivre un exercice à une intensité donnée" est le facteur responsable de l’arrêt du coureur sur cette épreuve. Elle peut être expliquée sous différents modèles

  • Un modèle centré sur les limites physiologiques qui sont différentes en fonction des profils et des distances effectués par les coureurs : la contribution de la filière anaérobique notamment chez les femmes ici, la fatigue neuromusculaire, les déplétions énergétique lié à l’épreuve, les micro-dommages musculaires, la thermorégulation défectueuse à cause d’une mauvaise hydratation…
  • Un modèle psychobiologique (Marcora 2008), où la fatigue est expliquée par une étroite relation entre les paramètres physiologiques et la perception d’effort. Le cerveau joue un rôle dans l'arrêt de l'exercice.

Connaître chaque détail pour expliquer les performances.

Nathan Bruyère lors des sessions de test précédents la course

Des qualités physiologiques ...

Une littérature de plus en plus abondante sur les multiples facteurs impliqués dans la réussite sportive en course d'endurance explique la performance comme un produit à la fois de la puissance maximale soutenue et du coût énergétique du maintien de cette vitesse par l’athlète. En d’autres mots, nous avons cherché à identifier :

  • Le débit cardiaque et l’apport d'oxygène élevé aux muscles qui travaillent (le VO2max),
  • La capacité à maintenir un pourcentage élevé de VO2max le plus longtemps possible (l’endurance) ;
  • Et la capacité de se déplacer économiquement, connue sous le nom de Running Economy (RE).

Néanmoins il semblerait que la Running Economy explique en partie les différences de performances entre les athlètes de VO2max comparables, alors qu’une VO2max plus élevée n’identifie pas nécessairement l’athlète le plus susceptible de produire les meilleures performances (Bassett & Howley, 2000; Ronnestad, & Mujika, 2014).

Running Economy (RE) et VO2max en fonction de la performance

Des qualités psychologiques

Appelé “Mental Toughness” dans la littérature, la résistance mentale est un concept largement reconnu comme un construct psychologique important relié à la performance en sport (Gucciardi et al., 2016). Evalué grâce au SMTQ "Sport Mental Toughness Questionnaire" (Sheard, 2009), la confiance en soi « Confidence », la perception de contrôle « Control » et la régularité dans la détermination « Constancy » de chaque athlète ont été relevées.

Les chercheurs suggèrent que la résistance mentale fourni un potentiel avantage par rapport à ses opposants en permettant de mieux gérer les demandes liées à l'activité.

Le coureur à avoir tenu le plus longtemps est celui qui présente les plus haut scores sur chaque item (23 confidence ; 15 constancy ; 14 control) largement au dessus de la moyenne des participants (18,2 ± 3,2; 13,5 ± 1,3; 10,9 ± 2,4 respectivement).

Items de résistance mentale en fonction de la performance chronométrique des coureurs

Des qualités cognitives

Qui dit effort de longue durée, dit habilité à résister à la fatigue mentale qui semble impacter l'arrêt de l'effort. Un paramètre émergeant depuis les deux dernières décennies dans l'analyse des performances en sport d'endurance suite aux travaux de Samuel Marcora et ses collaborateurs.

C'est son impact direct sur la perception d'effort qui conduirait à un désengagement de l'athlète plus rapide et donc son arrêt. Il a également été démontré dans une étude de Walter Staiano, membre de notre comité scientifique d'expert, que les athlètes suivant un entrainement cognitif augmentaient 3 fois plus leurs performances sur un test "Time to exhaution" par rapport au groupe contrôle. (Test jusqu'à épuisement ou la performance est évaluée par la durée jusqu'à l'arrêt de l'exercice).

C'est sur une tâche Stroop de 30min, développée par notre partenaire Rewire que les nerfs de nos athlètes ont été mis à rude épreuve. La tâche Stroop est aujourd'hui utilisée dans la recherche scientifique en partie pour induire une fatigue mentale. Ainsi nous avons cherché à déterminer leur endurance mentale combinée à une mesure de frustration, d'effort, de demande mentale via la "NASA TLX scale", une échelle de perception développée par la NASA (Task load).

Être performant, c’est aussi être dans les bonnes dispositions psychologiques pour se surpasser.

William Morgan a mis au point un modèle pour prédire la réussite sportive basé sur l'état affectif pré-compétitif de l'athlète mesuré par le Profil Of Mood State de McNair (1971). Il permet de distinguer un état de santé mentale positif et négatif en mesurant la tension, la dépression, la colère, la vigueur, la fatigue, la confusion, et les relations interpersonnelles. Un profil optimal est caractérisé par un pic sur le score de vigueur. Les moins bon athlètes présentent un profil aplati.

Bien qu'il existe un profil optimal, il est surtout intéressant de comparer ses propres états d'humeur plutôt que de les comparer à une norme. C’est pourquoi nous avons mis en place une première mesure lors des pré-test (J-15) afin d’obtenir une référence pour l’évaluation de la veille de course sur chaque coureur (J-1).

Il en est largement ressorti que ces états d’humeurs étaient reliés aux performances : les premiers arrêts sont chez des profils défavorables à la performance (représenté ci dessous avec un score positif élevé lié à des scores d’anxiété, colère, dépression, fatigue élevés). Les plus résistants chez les hommes et les femmes possèdent des profils en « iceberg » avec un pic de vigueur important (représenté ici avec un score global négatif lié à des scores d'anxiété, colère, dépression et fatigue faibles).

Etat psychologique et performance (un score négatif est lié à des états dit négatifs faibles).

Glycémie et performance

Equipés de capteurs Supersapiens, nos 12 athlètes nous ont dévoilé la complexité de la mesure de la glycémie. Chez les femmes, on note un fort pic glycémique durant leur course. Une de nos hypothèse est que la glycémie est impactée par l'intensité de l'effort ici proche du seuil 2 pour les femmes.

Il est largement accepté que l’exercice à haute intensité impact la sécrétion d’hormones. En réponse au stress physiologique, la sécrétion de cortisol stimule la production de glucose (glucogénèse) (Hill et al., 2008; Lac & Berthon, 2000). Chez les hommes où l’intensité de l’exercice était relativement basse, la glycémie est assez stable et tend à diminuer. L’alimentation via les produits Baouw, connu pour leur faible index glycémique a été relativement efficace pour la majorité des coureurs.

Une analyse individuelle poussée

S'intéresser aux résultats individuels pour en tirer des conclusions qui permettront à chaque athlète de comprendre ses facteurs de performance, c'est ce qui fait notre ADN. Vous trouverez dans les fiches coureurs les données vulgarisées récoltées lors de la course ainsi que nos interprétations des raisons de l'arrêt de chaque coureur. Commençons par les femmes : de manière générale l’effort demandé était beaucoup plus intense pour elles (vitesse à 87% de leur VMA en moyenne contre 76% de moyenne pour les hommes). Cela s’est ressenti dans les performances puisque se sont elles qui ont été les premières à s’arrêter.

Juliette, 6km, 24mn

Juliette est partie avec un profil psychologique non favorable à la performance. Ses habiletés peu développées en contrôle d’elle-même ainsi que son manque de confiance en elle ont surement joué un rôle important dans son abandon au sixième kilomètre puisque ses capacités physiologiques auraient dû lui permettre de courir quelques kilomètres de plus. En effet, sa VO2max est la même que celle d’Anne Sophie qui s’est arrêtée après plus de 16km de course.

Margot, 8km, 30mn & Anne-Sophie, 16.2km, 1h

Margot et Anne-Sophie ont des VO2max proches mais cette dernière à une meilleure économie de course. Leurs performances sont pourtant très différentes : Anne-Sophie a tenu trente minutes de plus. Deux explications peuvent être envisagées : le mental ainsi que l’expérience ! En effet, le profil psychologique d’Anne-Sophie était optimal la veille de la course avec un pic de vigueur alors que Margot présentais un profil plutôt aplati avec une augmentation de l'anxiété. Même si Margot a plus de contrôle et de confiance en elle, l’expérience d’Anne-Sophie se retrouve dans sa sensation de difficulté plus faible à l'arrêt de la course qui lui a ainsi permis de tenir 7km de plus. En effet, il a été démontré que la sensation d’effort était impacté en partie par l’expérience. Or Anne Sophie à déjà couru des distances jusqu'au semi marathon à ces allures alors que Margot était dans la découverte ce qui à pu faire la différence entre les deux coureuses.

Nathan, 23km, 1h26 & Felix, 24.1km, 1h28

Passons maintenant aux hommes, même si les trois derniers coureurs étaient les plus attendus, certains ont pu étonner par leur performance. Commençons par Nathan et Félix, ils ont des profils assez différents mais ont arrêtés quasiment au même moment, il est nécessaire de s’interroger sur leurs raisons respectives d’arrêt.

La VO2max de Nathan est supérieure à celle de Félix mais ce dernier a une économie de course bien meilleure. D’un point de vue physiologique cela semble donc se compenser même si sur la longue distance c’est l’économie de course qui sera le facteur le plus discriminant. En revanche si Félix a arrêté cela semble lié à son profil psychologique défavorable d'avant course plus qu’à ses capacités physiques. Ses ressentis sur sa fatigue et le niveau de son effort ont été perçu comme faibles, ce qui nous indique qu'il n'est certainement pas allé puiser dans ses dernières ressources pour terminer l'épreuve.  

Quant à Nathan, sa spécialité étant le 1500m, il n’était pas destiné à courir aussi longtemps. Ses indices de difficulté, fatigue et douleur sont très élevés ce qui démontre un réel effort et engagement physique de sa part. De plus, il possède des qualités mentales très élevées avec notamment une grande résistance mentale ainsi qu’une forte confiance en lui. C’est donc le mental de cet athlète qui a pris le relais afin de persister malgré la douleur de l'effort. Il est également à noter que Nathan s’est arrêté au milieu d’une boucle, épuisé par son effort, alors que Félix a stoppé sa course au point de ravitaillement et donc à la fin de sa boucle. Un indice comme quoi Félix aurait pu tenir un peu plus longtemps ?

Karim, 30km, 1h52 & Romain, 31.5km, 1h55

L'étude des performances de Karim et Romain est très intéressante  : ils ont tous les deux le marathon comme spécialité, ont les mêmes indicateurs d’après course au niveau de la fatigue et de la douleur perçue. En revanche Karim semblait être celui qui irait le plus loin des deux avec une meilleure économie de course, une meilleure VO2 max, un profil psychologique optimal le jour J ainsi qu’un meilleur contrôle de lui-même.

Qu’est ce qui a donc fait que Romain a tenu ces quelques minutes de plus ? Le facteur discriminant entre les deux sur cette course aura été l’endurance mentale évaluée lors des pré-tests. En effet, celle de Romain est bien supérieure et lui a permis de tenir quelques kilomètres de plus. Au-delà des caractéristiques physiologiques, c’est bien le mental qui a joué un rôle dans la performance de ces deux athlètes.

Guillaume, 33.3km, 2h02

Guillaume, c'est la surprise du jour. Il nous a étonné par sa performance et l'intensité soutenue lors de l'épreuve au niveau cardiovasculaire. Proche de Manu et Romain en terme de performance, sa VO2max est bien plus basse que Manu mais son économie de course est bien meilleure que celle de Romain. Il le dit lui même, son « moteur » principal c'est le mental. C'est le goût du challenge qui l'a poussé à participer au Endless Project. De grandes capacités de contrôle ainsi que de confiance qui lui ont permis de repousser ses limites. La preuve en est : lorsqu’il n’a plus pu être en état de continuer à la vitesse demandée, il s’est retiré de la course mais a tenu à finir son marathon (qu’il a d’ailleurs terminé en 2h44).

Manu, 36km, 2h12

Manu est un coureur qui a eu des performances cohérentes avec ses qualités physiologiques mais également mentales. En effet, l’avantage de Manu avec sa bonne VO2max, son importante économie de course mais également avec ses bonnes capacités mentales s’est confirmé au niveau du nombre de kilomètres parcourus mais également au niveau de ses sensations de fatigue et de douleur. Il est même légitime de se demander, au vu de ses sensations de relative facilité d’effort, s’il n’aurait pas pu aller un peu plus loin dans la course. Tout comme Félix, il s’est arrêté au niveau du ravitaillement et aurait donc peut être choisi de s’arrêter à cet endroit alors qu’il aurait eu les capacités de continuer quelques kilomètres de plus.

Thomas, 51km, 3h07 & Duncan, 63km, 3h52

En ce qui concerne Thomas et Duncan, ces deux athlètes ont également eu des performances qui vont dans le sens de leurs qualités physiologiques, biomécaniques et mentales. Même si Thomas possède une plus grosse VO2max, l'économie de course de Duncan presque deux fois plus élevée a largement fait la différence. En effet, Thomas étant un habitué des terrains techniques et valloné, il est beaucoup moins économe sur ce type d'épreuve au rythme monotone et sur bitume.

Des conséquences au niveau physiologique avec un effort plus conséquent pour lui que Duncan mais aussi au niveau musculaire suite à la répétition de chocs qui ont causés des traumatismes sur son système musculo-squelettique.

Duncan, parti favori sur cette épreuve en grande partie par ses qualités psychologiques qui ont montré leur solidité en courant les douze derniers kilomètres seul. Profil psychologique d'avant course optimal, résistance et endurance mentale élevées, goût du challenge et du dépassement de soi, c'est véritablement des limites physiques qui l'on arrêté après 63km de course. Son corps manquant d’énergie lui a envoyé plusieurs signaux. Une fatigue musculaire généralisée et ressentie intensément au niveau des ischio-jambiers ainsi qu’un seuil glycémique très bas signalé par des troubles de sa vision sur le dernier kilomètre ont été les conséquences principalement identifiée par ce manque d'énergie le conduisant à l'arrêt de l'effort.  

Une véritable épreuve pour les organismes

HRV et suivi de fatigue

La variabilité de la fréquence cardiaque, ou HRV en anglais (Heart Rate Variability), est une mesure souvent utilisée pour monitorer l'état de fatigue du sportif. Elle correspond aux variations en millisecondes entre chaque battement de coeur, ou plus précisément, les variations dans l'enregistrement de la fréquence cardiaque qui séparent les ondes R (intervalles R-R). Cet interval n'est pas sinusoidal. Il représente la vigueur du système nerveux autonome en charge de contrôler l'organisme afin de lui permettre de réagir au stress qui lui est imposé en augmentant ou diminuant la fréquence cardiaque. Il est souvent analysé grâce à deux indicateurs :

  • LF : augmente lorsque l'organisme est en action afin, en autres, d'augmenter la fréquence cardiaque via l'activité du système sympathique.
  • HF : augmente lorsque l'organisme est au repos afin de restaurer les niveau d'énergie, la reconstruction des cellules et diminuer la fréquence cardiaque via l'activité du système parasympathique.

Nous avons réalisé plusieurs enregistrements au réveil la semaine avant la course afin d'établir une baseline pour chaque sportif. Ces données ont ensuite été comparés aux enregistrements d'après course. Nous avons utilisé la méthodologie développée par Laurent Schmitt dans les années 2000 pour collecter et analyser les données.

Un HRV pré-course globalement optimal

En moyenne la majorité des athlètes avaient de bons indicateurs reflétant un bon état de forme : FC de repos assez basse, RMSSD assez élevé et une dominante du système nerveux parasympathique.

Une fatigue variable en fonction de la durée de course

Nous avons pu remarquer que la fatigue totale était moins importante chez les athlètes qui ont couru moins longtemps. Les 3 athlètes à s'être arrêtés en premier ont des marqueurs de fatigue court terme (fatigue normale), alors que les 3 ayant couru le plus de kilomètres ont des marqueurs de fatigue moyenne et long terme (fatigue plus importante qui demande un plus long temps de récupération). On constate en effet une augmentation de la FC au repos en position couchée (+5,2 BPM en moyenne) et en position debout ainsi qu'une baisse du RMSSD (-19,2 en moyenne).

HRV pré-course vs HRV post-course

Bilan

Notre mission : fournir les meilleurs outils à nos 12 athlètes...

pour analyser leurs performances et les aider à repousser leurs limites sur cette épreuve, qu'elles soient physiques ou mentales.

Comment ? Avec des analyses poussées de leurs capacités et en tissant des partenariats scientifiques de renommée internationale.

Brooks et ses chaussures en plaque carbone ; Rewire la plateforme d'entrainement cognitif et Walter Staiano, référence internationale dans le processus de fatigue mentale et de performance en endurance ; Supersapiens et leurs capteurs de glycémie...

Un suivi digne des meilleurs athlètes mondiaux, qui quelques semaines après ont également couru un marathon équipés de technologies similaires.

Au delà des performances réalisés sur ce projet, ce goût du dépassement de soi et l'esprit d'équipe qui les as animé, c'est aussi de nouveaux concepts scientifiques que Sporttesting s'est attaché à mettre en avant lors du Endless project. Dans l'étude des performances en endurance, c'est souvent les aspects physiologiques qui sont explorés. Néanmoins, lors qu'un athlète doit être en mesure de résister à une sensation de douleur, d'effort pouvant le conduire à l'arrêt, est ce que le cerveau ne joue pas aussi une place centrale dans cette performance ? Est ce qu'étudier ces paramètres psychologiques et cognitifs de résistance mentale ne nous permettrai pas d'apporter une réelle compréhension des grandes performances qui marquent notre époque ?

C'est la vision que nous nous efforçons d'explorer et de partager avec vous via cet ensemble des connaissances que nous avons développées sur cette étude grandeur nature.

A gauche : Capteurs Abbott - Endless Project, 3 avril 2021 ; A droite : Capteurs Abbott - Eliud Kipchogue - Marathon NNMission, 18 Avril 2021

References

Mélissa Muzeau

Article écrit par

Mélissa Muzeau
CTO - Responsable Scientifique
Mélissa Muzeau

La science de la performance sportive

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