Mesure pratique du seuil aérobie (SV1) à l’aide de la variabilité cardiaque 1/2 : Vélo

La variabilité de la fréquence cardiaque (VFC), appelée HRV en anglais (Heart Rate Variability), est un indicateur de plus en plus utilisé par les sportifs pour évaluer l’état du système nerveux autonome. Elle permet ainsi de connaitre l’impact de l’entrainement, et éventuellement de moduler celui-ci avant qu’une fatigue trop grande ne s’installe. De nombreux articles existent sur le sujet et je vous laisse faire une recherche.

Mais des études récentes ont démontré que celle-ci (ou tout au moins une mesure relative) pouvait être utilisée pour mesurer relativement facilement son seuil ventilatoire, encore appelé SV1 (ou LT1 pour Lactate Threshold en anglais, ou encore AeT pour Aerobic Threshold).

SV1 Kézako ?

SV1/LT1, encore appelé seuil aérobie ou premier seuil lactique, est l’intensité minimale à laquelle il y a une augmentation de la concentration de lactates dans le sang, supérieure à celle observée au repos. Concrètement le seuil est fixé à à soit 2 millimoles par litre de sang (2 mmol/L)

Connaitre SV1, ça sert à quoi !?

A controler son intensité d’entrainement

Dans un modèle d’entrainement polarisé à 3 zones, SV1 constitue la limite supérieure de la Zone 1. En dessous de ce seuil, l’activité peut-être soutenue pendant plusieurs heures, 3-4 heures en course à pied, plus longtemps en vélo et moins longtemps en natation. Dans un modèle plus classique de type Coggan ou Grappe, SV1 marquera peu ou prou la limite entre la zone 2 (endurance) et la zone 3 (tempo).

• En connaissant SV1, on pourra donc s’assurer que les séances “faciles” le soit réellement en restant largement en deça de ces valeurs (cardio et/ou allure/puissance)
• On pourra s’en servir aussi comme règle d’échauffement : en démarrant sur une intensité basser et en finissant vers SV1 sur une durée de 20 à 30 minutes
• Enfin pour cibler les bonnes zones de travail

A connaitre ses allures de courses

En triathlon, et tout spécialement en triathlon longue distance, sport aérobie par nature, il est important d’augmenter les 2 seuils aérobie et anaérobie. Anaérobie pour les courses courte-distance, mais aérobie aussi surtout pour les courses au format IronMan car cela conditionnera fortement l’allure de course. Un IronMan se déroulera généralement légèrement en dessous de SV1, tandis qu’un Half IronMan sera lui au dessus.

A contrôler sa progression

Pouvoir mesurer de manière régulière et simple SV1 permet de vérifier la progression dans le temps de manière fiable. Il suffit de faire régulièrement un échauffement en rampe pour vérifier les valeurs

Note : A noter que le rythme cardiaque à SV1 sera différent en course à pied et en vélo (environ 5BPM de plus en course à pied généralement)

La théorie

C’est en mesurant DFA a1 (alpha 1) au cours d’un effort progressif que l’on va pouvoir déterminer de manière assez fine SV1.

La méthode DFA (Detrend Flutuaction Analysis) permet de mesurer l’autocorrélation et la reproductibilité d’une série, en l’occurence les battements cardiaques, a1 (alpha 1) correspondant aux fluctuations à court-terme. Pour faire simple, si a1 est inférieur à 0,5 cela correspond à une série non corrélée (bruit), idem si > 1.

De nombreuses publications ont étudié l’évolution de DFA a1 en fonction de l’intensité de l’exercice, dont les suivantes :

• https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphys.2020.550572/full
• https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphys.2020.596567/abstract

Il a été ainsi démontré que DFA a1 variait d’une valeur supérieure à 1 au repos, à 0,75 au seuil aérobie (SV1), et en dessous de 0,75 au dessus de ce seuil.

Vu le récent intérêt sur le sujet, une foire aux questions disponible ici répond à un certain nombre de critiques et d’interrogations : http://www.muscleoxygentraining.com/2021/01/dfa-a1-and-exercise-intensity-faq.html

Comment on fait ?

Je vais décrire la marche à suivre pour mesurer SV1 en vélo sur Home-Trainer, ce qui reste le plus simple, mais la méthode est aussi applicable en course à pied et j’y reviendrai. Mais il est plus pratique de suivre en temps réel DFA a1 sur une séance de home-trainer, qu’en courant (à moins de le faire sur tapis de course)

Pré-requis

• Disposer d’une ceinture cardio précise avec BlueTooth : le must reste la ceinture cardiofréquencemètre de Polar, et tout particulièrement le dernier modèle H10. A défaut, la H7 ou bien les dernières ceintures Garmin peuvent aussi faire l’affaire
• Un iPhone : oui désolé, mais l’application nécessaire ne supporte qu’iOS pour le moment. On peut aussi faire la mesure en exploitant le fichier .FIT d’activité, mais cela sera le sujet d’un autre article
• L’aplication HRV Logger disponible ici : ‎Heart Rate Variability Logger on the App Store (apple.com)
• Disposer d’un Home Trainer calibré de manière reproductible, si possible dans l’absolu
  • Si votre intérêt n’est que de mesurer votre progression et vous entrainer sur votre home-trainer, la valeur “relative” suffit, à condition que l’étalonnage soit fiable dans le temps pour vous donner toujours les mêmes valeurs
  • Si vous souhaitez vous comparer dans l’absolu avec d’autres coureurs pour estimer un temps sur IronMan par exemple, ou bien utiliser un autre capteur sur route, mieux vaut disposer d’un matériel fiable et correct dans l’absolu

Si vous chercher un home-trainer précis ou si vous cherchez à savoir si votre modèle est précis, voici un guide récent sur le sujet : Top 10 Most Accurate Indoor Bike Trainers 💪 Smart Turbo Power for Zwift (the5krunner.com)

Procédure

• Programmer un entrainement progressif allant de très souple jusqu’au delà de votre SV1 estimé. Si vous disposez d’un test PMA récent, SV1 se situera entre 60 et 70% de PMA
  • Soit en utilisant une rampe en mode ERG sur Zwift par exemple en allant de 100 à 240W sur 30′ par exemple (conserver 4 à 5 watts par minute de rampe) pour un seuil SV1 estimé situé entre 200 et 220W

• Soit manuellement en suivant une progression linéaire par paliers de 5′ en partant d’une intensité très basse : 5′ @130W, 5′ @150W, 5′ @170W, 5’@190W, 5’@210W, 5’@230W, …
  • Il est important que les paliers soient suffisamment longs (5′ idéalement) pour donner le temps à la fréquence cardiaque et donc à la mesure de DFA a1 de se stabiliser (2′ de fenêtre de calcul glissant pour DFA a1)

Pour réaliser le test proprement dit, il suffit alors de démarrer l’application HRV Logger sur son téléphone en respectant les étapes suivantes

• Sélectionner son cardiofréquencemètre

• Aller dans les réglages et vérifier que la fenêtre de calcul (Features Computation Window) est sur 2 minutes, et que RR-Intervals Correction soit bien à 20%

• Démarrer l’enregistrement depuis la page d’accueil en appuyant sur le point rouge
• Aller sur l’onglet “Real Time” et afficher la page correspondant à “Feature – DFA (alpha 1)”

Attendre 2′ pour avoir une première valeur au repos, normalement supérieure à 1

Démarrer ensuite le test sur le Home-Trainer en gardant un oeil sur sur l’écran de l’application

Attendre alors que la valeur baisse à 0,75 et en deçà de manière durable (2 intervalles de calcul de 2′) et relever la puissance ainsi que la fréquence cardiaque correspondante. Celles-ci correspondront à votre seuil aérobie. On voit bien sur la capture ci-dessous, une première chute sous les 0,75 mais passagère (artefact de mesure ?), puis au franchissement de SV1 une chute nette et prononcée sous les 0,75 qui atteint 0,42, puis remonte aussitôt avec la récupération (la remontée est immédiate car l’effort était très léger. Sur une séance de PMA par exemple ou de HIIT, la remontée à une valeur supérieure à 1 peut prendre jusqu’à 10 minutes)

Etapes suivantes

Pas mal de choses qui me viennent à l’esprit et à creuser dans les semaines à venir, l’avantage étant que ce test se prête bien en séance d’échauffement ou récupération active et est dont assez facilement reproductible :

• Reproductibilité et fiabilité pour commencer
• Comment affiner la mesure : palier plus petits en watts autour de la mesure effectué
• Différence entre test en rampe linéaire et test par paliers
• Différence Assis versus CLM : différence de valeur (cardio ? Puissance ?), mesure de l’assimilation du travail en position CLM ?
• Différence environnementale : température, ventilation

De quoi s’occuper quelques temps pendant les prochaines échauffements 😁

Mise à jour du 7 janvier 2021

• Mesure réalisée le 6 Janvier 2021 : Assis, rampe de 30′ sur Zwift (75 à 240W), 16°, pas de ventilation, puissance enregistrée en .FIT, données HRV (R-R) enregistrées par HRV Logger. DFA Alpha 1 recalculé à partir du fichier CSV de HRV Logger
• Puissance @SV1 entre 220 et 240W, FC @SV1 vélo vers 152/153 BPM et valeur haute de rampe insuffisante. A refaire en prenant une rampe allant de 100 à 250W minimum sur 30′

Mise à jour du 8 Janvier 2021

• Mesure réalisée le 7 Janvier 2021 : Assis, rampe de 30′ sur Zwift de 100 à 250W cette fois-ci, 16°, pas de ventilation, puissance enregistrée en .FIT, données HRV (R-R) enregistrées par HRV Logger. DFA Alpha 1 recalculé à partir du fichier CSV de HRV Logger, sur une base de 2′ (courbe rouge) et 1′ pour affiner (points jaunes).
• Confirmation d’une puissance à SV1 vers 235W et FC à 152 BPM. Très bonne reproductibilité du test et mesure affinée en recalculant DFA a1 sur des intervalles d’une minute

Mise à jour du 24 Février 2021

• Mesure réalisée le 24 Février 2021 : Assis, rampe de 30′ sur Zwift de 125 à 250W cette fois-ci, 19°, pas de ventilation, puissance enregistrée en .FIT, données HRV (R-R) enregistrées par HRV Logger (copie d’écran ci-dessous où l’on voit bien la chute nette vers la 29e minute). DFA Alpha 1 recalculé à partir du fichier CSV de HRV Logger, ainsi qu’à l’aide https://bluecattechnical.shinyapps.io/EnDuRA/. Ce site, qui permet l’analyse fine de séances de vélo, intègre désormais le calcul de DFA – Alpha 1. A noter toutefois que l’éliminations des artefacts reste à améliorer et peut amener à une analyse faussée si l’on n’y prend pas garde. Sur mon fichier .FIT par exemple, un artefact amène le site à calculer une valeur de DFA inférieure à 0,7 bien avant que SV1 ne soit atteinte

• Mesure de SV1 vers 245W et FC à 151 BPM, soit 10W de plus qu’en Janvier pour quasiment la même fréquence cardiaque. Très bonne reproductibilité du test et mesure affinée en recalculant DFA a1 sur des intervalles d’une minute

Plus d’articles ici sur le sujet :

• Monitorer une séance de récupération active : Muscle Oxygen Training: Active Recovery Day with HRV Logger
• Utiliser HRV Logger pour mesurer DFA a1 et comparaison avec Kubios :Muscle Oxygen Training: HRV Logger for iOS – review of real time DFA a1 metrics
• HRV Logger par Marco Altini : Heart Rate Variability Logger – app details (marcoaltini.com)