Coût bioenergetique des modes de déplacements irréguliers en sport

Abstract

The objective of this thesis was to quantify the physiological responses such as O2 uptake (VO2), heart rate (HR) and blood lactate ([LA]) to some types of activities associated with intermittent sports in athletes. Our hypothesis is that the introduction of accelerations and decelerations with or without directional changes results in a significative increase of the oxygen consumption, heart rate and blood lactate. The purpose of the first study was to measure and compare the VO2 and the HR of 6 on-court tennis drills at both high and low displacement speeds. These drills were done with and without striking the ball, over full and half-width court, in attack or in defense mode, using backhand or forehand strokes. Results show that playing an attacking style requires 6.5% more energy than playing a defensive style (p < 0.01) and the backhand stroke required 7% more VO2 at low speed than forehand stroke (p < 0.05) while the additional cost of striking the ball lies between 3.5 and 3.0 mL kg-1 min-1. Finally, while striking the ball, the energy expanded during a shuttle displacement on half-width court is 14% higher than running on full-width court. Studies #2 and #3 focused on different modes of displacement observed in irregular sports. The objective of the second study was to measure and compare VO2, HR and [LA] responses to randomly performed multiple fractioned runs with directional changes (SR) and without directional changes (FR) to those of in-line running (IR) at speeds corresponding to 60, 70 and 80% of the subject’s maximal aerobic speed (MAS). All results show that IR’s VO2 was significantly lower than SR’s and FR’s (p<0.05). SR’s VO2 was greater than FR’s only at speeds corresponding to 80%MAS. On the other hand, HR was similar in SR and FR but significantly higher than IR’s (p<0.05). [LA] varied between 4.2 ± 0.8 and 6.6 ± 0.9 mmol L-1 without significant differences between the 3 displacement modes. Finally, the third study’s objective was to measure and compare VO2 , HR and [LA] responses during directional changes at different angles and at different submaximal running speeds corresponding to 60, 70 and 80% MAS. Subjects randomly performed 4 running protocols 1) a 20-m shuttle running course (180°) (SR), 2) an 8-shaped running course with 90-degree turns every 20 m (90R), 3) a Zigzag running course (ZZR) with multiple close directional changes (~ 5 m) at different angle values of 91.8°, 90° and 38.6°, 4) an In-line run (IR) for comparison purposes. Results show that IR’s was lower (p<0.001) than for 90R’s, SR’s and ZZR’s at all intensities. VO2 obtained at 60 and 70%MAS was 48.7 and 38.1% higher during ZZR when compared to IR while and depending on the intensity, during 90R and SR was between 15.5 and 19.6% higher than during IR. Also, ZZR’s VO2 was 26.1 and 19.5% higher than 90R’s, 26.1 and 15.5% higher than SR’s at 60 and 70%MAS. SR’s and 90R’s VO2 were similar. Changing direction at a 90° angle and at 180° angle seem similar when compared to continuous in-line running. [LA] levels were similar in all modalities. Overall, the studies presented in this thesis allow the quantification of the specific energetic demands of certain types of displacement modes in comparison with conventional forward running. Also, our results confirm that the energy cost varies and increase with the introduction of accelerations and decelerations with and without directional changes.

L’objectif de cette thèse est de quantifier trois réponses physiologiques: la consommation d’oxygène VO2, la fréquence cardiaque (FC) et la lactatémie ([LA]) pour différentes modalités de déplacement observées lors de sports irréguliers (ex: tennis, soccer, basketball et handball) chez des sportifs adultes. Notre hypothèse est que l’accélération et décélération avec et sans changements de direction résultent dans une augmentation significative de la consommation d’oxygène, de la fréquence cardiaque. Le but de la première étude menée dans le cadre de la présente thèse fut de mesurer et comparer le VO2 requis et la réponse de la FC de six types d’activités spécifiques au tennis (Attaque avec frappe de balle, défense avec et sans frappe de balle, coup droit, coup de revers, déplacement latéral) et ce, à des vitesses de déplacement basses et élevées. Ces activités furent exécutées en mode attaque et en mode défense avec utilisation du coup droit et du revers. Les résultats montrent qu’attaquer, nécessite 6.5% plus d’énergie que de défendre (p < 0.01) et que le coût associé au revers est supérieur de 7% à celui du coup droit (p < 0.05) lors des déplacements à vitesses faibles et que la frappe de balle coûte entre 3.5 et 3.0 mL kg-1 min-1. Enfin, frapper la balle et se déplacer en pas chassé sur la moitié de la largeur du court coûte 14% plus d'énergie que de se déplacer sur la largeur totale du court. La deuxième et troisième études présentées portent sur différents modes de déplacement observés dans des sports irréguliers. Ainsi, l’objectif de la seconde étude était de mesurer VO2, FC et [LA] lors des déplacements fractionnés avec (SR) ou sans (FR) changements de direction et de les comparer à ceux de la course continue (IR) à des intensités de 60, 70 et 80% de la vitesse aérobie maximale (VAM) observée en IR. Les résultats montrent que le VO2 requis pour IR fut significativement inférieur à celui de FR et de SR (p<0.05). Le VO2 lors des SR fut supérieur à celui observé lors des FR seulement à 80% VAM. Par contre, la FC fut similaire dans SR et FR mais significativement supérieure à celle de IR (p<0.05). [LA] varia entre 4.2 ± 0.8 et 6.6 ± 0.9 mmol L-1 sans différences significatives entre les 3 modes de déplacement. Enfin, l’objectif de la troisième et dernière étude fut de mesurer la réponse de VO2, de FC et de [LA] lors de déplacements avec changements de direction à différents angles à 60, 70 et 80% de la VAM des sujets. Les modalités de déplacement étaient 1) course navette avec changement de direction à 180° tous les 20 m (SR), 2) course en forme de 8 à angles droits (90R) tous les 20 m, 3) course en zigzag (ZZR) avec plusieurs virages rapprochés (~ 5 m) à différents angles de 91.8°, 90° et 38.6°, 4) course continue (IR) sans virage à des fins de comparaison. Les résultats montrent que le VO2 associé à IR est significativement inférieur à celui observé lors de ZZR, SR et 90R (p<0.001). Le VO2 atteint à 60 et 70% VAM lors de ZZR fut de 48.7 et 38.1% supérieur à celui atteint lors de IR, alors que selon l’intensité, les VO2 lors de 90R et SR furent entre 15.5 et 19.6 % supérieur à celui associé à IR. Toujours à 60 et 70%VAM, le VO2 atteint lors de ZZR fut respectivement de 26.1 et de 19.5% supérieur à celui atteint lors de 90R, et de 26.1 et 15.5% supérieur à celui atteint lors de SR. En ZZR, les sujets furent incapables de compléter la tâche à 80% VAM. En mode SR et 90R et à toutes les intensités, les VO2 mesurés furent similaires. Virer à 90° semble donc aussi exigeant qu’à 180° par rapport à la course continue. Enfin, [LA] était similaire dans toutes modalités. D’une façon générale, les études de cette thèse ont permis de quantifier les exigences énergétiques spécifiques de certaines formes de déplacements par rapport à la course avant conventionnelle. Ceci confirme que les coûts énergétiques varient et augmentent avec les accélérations et décélérations avec et sans changements de direction.