Enfant et exercice aérobie :
Croissance et Entraînement
Plan
1. Caractéristiques des enfants
1.1 - Spécificité métabolique de l’enfant
1.2 - Réponses spécifiques de l’enfant à l’exercice
Plan
2. Performance aérobies de l’enfant
2.1 - Consommation maximale d ’oxygène
2.2 - Coût énergétique de la course
2.3 - Vitesse maximale aérobie
2.4 - Endurance aérobie
Plan
3. Effets de l’entraînement
3.1 - Contrôle de l’intensité d’exercice
3.2 - Récupération
1. Caractéristiques des enfants
1.1 Spécificité métabolique
[Glycogène] Adulte >
Enfant
[ATP] Enfant =
Adulte
[CP] Enfant =
Adulte
Substrats métaboliques
Phosphofructokinase
(PFK)
Adulte 50% >
Enfant
Succinate
déshydrogénase
(SDH)
Enfant 40% >
Adulte
Activité enzymatique
Conséquences
• Pas de limitations métaboliques à l’utilisation
des substrats immédiatement disponibles.
• A charge égale, la lactatémie est inférieure chez
l’enfant.
• Fonctionnement aérobie égal ou supérieur à
celui de l’adulte.
1. Caractéristiques des enfants
1.2 Réponses spécifiques à l’exercice
Cinétique de VO2 au début de
l ’exercice
Accumulation de lactate en
fonction de l ’âge
Réponses hémodynamiques centrale et périphérique à l’exercice.
Comparaisons entre enfant et adulte (d’après Bar-Or, 1983)
Fonctions Réponse de l’enfant comparée à celle
de l’adulte
Fréquence cardiaque maximale Plus élevée
Fréquence cardiaque sous maximale Plus élevée
Volume d’éjection systolique maximal Plus faible
Volume d’éjection systolique sous maximal Plus faible
Débit cardiaque sous maximal Un peu plus faible
Différence artério-veineuse en O2 maximale Moins élevée (prépubères) à identique
Débit sanguin des muscles en activité Plus élevé
Pressions systolique et diastolique sous
maximales
Plus faible
Pressions systolique et diastolique maximales Plus faible
Intensités et durées d’exercice
spontané des enfants
Bailey et al. (1995), MSSE, 27(3), 1033-1041
Etude dans des conditions naturelles
15 enfants âgés de 6 à 10 ans
Observations entre 8h et 20h
Bailey et al. (Med. Sci. Sport Exerc., 1995)
95% de l ’activité
physique intense dure
moins de 15 s
Pas d’exercice d ’une
durée supérieure à 10 min
Durée moyenne des
"bouts"d’exercice: 20s
Hypothèse ?
Activité physique entraîne une augmentation de la
production de GH ==> effet sur anabolisme
Chez le rat, l’administration de GH de façon "pulsative"
stimule l’anabolisme d’une façon plus importante
qu’une injection continue
2. Performances aérobies chez
l’enfant
Facteurs déterminant la
performance aérobie
La consommation maximale d ’oxygène
Les différents « seuils » physiologiques
Seuil ventilatoire
Intensité pour une [La] donnée
Etat stable de concentration de lactate
Endurance aérobie
Coût énergétique de la course
Modèle de performance
Plus haut état stablede VO2 maintenu
PERFORMANCE EN COURSE DE DUREE
Coût énergétique
PLUS GRANDE ALLURE DE COURSEPOUVANT ETRE MAINTENUE
V O2 maxPourcentage deVO2 max uti lisé
Modèle de prédiction de la performance en course de durée(adapté de MacCormack et coll., 1991).
..
.
2. Performances aérobies chez
l’enfant
2.1 Consommation maximale d’oxygène
Test maximal (aérobie) chez
l ’adulte
Consommation d’O2 maximale (plateau)
Fréquence cardiaque maximale
Concentration de lactate > 9-10 mmol.l-1
Quotient respiratoire supérieur à 1,1
Epuisement apparent
Test maximal (aérobie) chez
l ’enfant
Consommation d’O2 maximale (Pic)
Fréquence cardiaque maximale
Concentration de lactate > 6-7 mmol.l-1
Quotient respiratoire supérieur à 1
Epuisement apparent
Mesures énergétiques à l’exercice
Consommation maximale
d’oxygène
Evolution de la VO2 max chez les garçons (G) et les filles (F) nonsportifs (N.Sp) (adapté de Falgairette, 1987).
5 10 15 20
20
40
60
80
N.Sp
N.Sp G
F
VO2 max (ml.kg-1.min-1).
.
âge (ans)11 ans
Relation VO2max versus masse
0,5
0,7
0,9
1,1
1,3
1,5
1,7
1,9
2,1
2,3
2,5
20 30 40 50 60 70
masse (kg)
VO
2m
ax (
l.m
in-
1)
VO2max: effet de la croissance
En l.min-1: de l’enfance à l’adolescence
– augmentation chez les garçons (de 1,2 à 2,7 l.min-1
entre 6 et 15 ans), maximale lors du de vitesse de
croissance en taille
– Stagnation chez les filles à partir de 13-14 ans (de 85 à
70% de la valeur des garçons, 2 l.min-1 à 14 ans)
Chez les garçons: +150% entre 8 et 16 ans
Chez les filles: +80% entre 8 et 16 ans (Armstrong et Welsman, 2000)
Relation VO2max versus masse
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
20 30 40 50 60 70
masse (kg)
VO
2m
ax (
ml.k
g-
1.m
in-
1)
y = -0,4455x + 60,8172, r 2 = 0,3024, p<0,001
VO2max: effet de la croissance
En ml.kg-1.min-1: de l’enfance à l’adolescence
– Plus élevée que chez les adultes sédentaires
– 48 à 50 ml.kg-1.min-1 chez les garçons
– 35 à 45 ml.kg-1.min-1 chez les filles
Corrélée à la masse corporelle ou à la taille (r>0,7)
VO2max est inversement proportionnel à la masse corporelle
Ce modèle ne permet pas d’éliminer l’influence de la masse
VO2max: effet de la croissance
Pour comparer les enfants entre eux, il faut définir la relation entre masse corporelle et VO2max….et le métabolisme n’est pas directement lié à la masse corporelle.
Méthodes allométriques
Dénominateur propre en fonction des dimensions corporelles: r = 0,67 en théorie (de 0,23 à 1,10, suivant les études)
VO2 max proportionnel à la surface transversale du muscle
Armstrong et al., 1995; Welsman et al., 1996
VO2max: effet de la croissance
Welsman et al. (1996): augmentation de VO2max chez des enfants, adolescents et adultes en utilisant ces méthodes
Chez les filles, VO2max se maintient pendant la croissance et diminue à l’âge adulte
Armstrong et al., 1999: augmentation progressive entre 11 et 13 ans, indépendante des dimensions corporelles chez les garçons et les filles
2. Performances aérobies chez
l’enfant
2.2 Coût énergétique de la course
Coût énergétique et économie de course
Economie de course : c’est la consommation d’oxygène requise pour réaliser un exercice à une intensité donnée. Elle s’exprime en ml.kg-1.min-1
Coût énergétique de la course : c ’ est la quantité d’oxygène requise pour parcourir une distance donnée. Il s’exprime en millilitres d’oxygène par kilogramme de masse corporelle et par mètre (ml.kg-1.m-1)
Coût énergétique et âge
.
Evolution du coût énergétique de la course (CE) en fonctionde l'âge chez des garçons âgés de 6 à 18 ans . Adapté deKrahenbuhl et al. (1989) et Daniels et al. (1973).
,2
,21
,22
,23
,24
,25
,26
,27
,28
,29
4 6 8 10 12 14 16 18 âge (ans)
CE
(m
l.k
g-1 .
m-1
)
30
40
50
60
9 11 13 15
vitesse (km.h-1)
VO2 max (ml.kg-1.min-1).
70
VO2 max, à différents âges, en fonction de la vitesse maximalede course au test navette (d'après Léger et coll., 1988).
: 8 ans
: 10 ans
: 12 ans
: 14 ans
: 16 ans
: 18 ans
.
Coût énergétique chez l’enfant
Mouvements parasites
Relâchement agonistes antagonistes
Rapport fréquence amplitude
Technique de course
Efficacité moindre des muscles
Autres ???
2.3 Vitesse Maximale Aérobie
2. Performances aérobies chez
l’enfant
Modèle de performance et VMA
2. Performances aérobies chez
l’enfant
2.4 Endurance aérobie
Seuil ventilatoire et âge
45
50
55
60
65
70
75
6 8 10 12 14 16 18
âge (ans)
: garçons
: filles
SV (%VO2 max)
Evolution du Seuil Ventilatoire (SV) en fonction de l'âge(adapté de Reybrouck et coll., 1985).
.
.
0
100
200
300
400
500
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
: garçons
: filles
âge (ans)
tlim
(s)
Evolution du Tlim avec l ’âge
.
75
80
85
90
95
100
0 10 20 30 40 50 60 70 80
enfants âgés de 12 à 15 ans adultes
Tlim (min)
%V
MA
Pourcentage de vitesse maximale aérobie pouvant êtr e soutenu enfonction de la durée de l'exercice pour des enfants et des adul tes(d'après Léger , 1996)
%VMA = f(Tlim)
Relation Tlim et Log%VMA
3. Effets de l’entraînement
Evolution de la VO2 max chez les gar çons (G) et les filles (F) sportifs
(Sp) et non sportifs (N.Sp) (adapté de Falgairette, 1987)
5 10 15 20
20
40
60
80
: tapis roulant
N.Sp
N.Sp
Sp
Sp
G
F
VO2 max (ml.kg-1.min-1).
âge (ans)11 ans
F
G
Effets de l ’entraînement sur VMA
Limites de entraînement chez l’enfant
Programmes de « courte durée »
Participation
Échantillons de petite taille (risque d’erreurs
de type 2)
3. Effets de l’entraînement
3.1 Contrôle de l’intensité d’exercice
Contrôler les allures de course
Fréquence cardiaque
Vitesse maximale aérobie
Perception de l ’effort
Autres ???
Contrôle des allures de course
.
0
2
4
6
8
10
12
14
185 190 195 200 205 210 215 220 225 230
FC max (bpm)
moyenne théorique = 206
n = 57
Fré
qu
en
ce
% Fréquence cardiaque de réserve
modérée
50%
Vigoureuse
60%
Intense
75%
G F G F G F
12-14 140 143 152 154 170 171
14-16 138 140 150 152 169 170
16-18 125 138 148 150 168 169
Stratton (1996) - Pediatric Exercise Science 8 : 215-233
Fréquence cardiaque et
exercice "court-court" (1)
FC max = 188
Evolution de la Fréquence Cardiaque lors d'un exercice dit"court-court ".
temps (s)
FC (bpm)
2 * (15 fois 15 s) à 100 % de VMArécupération 4 min
0
25
50
75
100
125
150
175
200
0 200 400 600 800 1000 1200
93%FCmax
Fréquence cardiaque et
exercice "court-court"(2)
FC max = 209
Evolution de la Fréquence Cardiaque lors d'un exercice dit"court-court ".
0
25
50
75
100
125
150
175
200
0 200 400 600 800 1000 1200temps (s)
FC (bpm)
2 * (15 fois 15 s) à 110 % de VMArécupération 4 min
225
Fréquence cardiaque et
exercice continu
.
100
120
140
160
180
200
0 400 800 1200 1600
temps (s)
FC max = 210
85% FC max = 189 bpm
FC
(b
pm
)
0
30
60
90
120
%V
MA
20 min à 85% de VMA
93%FCmax
Fréquence cardiaque et
exercice "long-long"
FC max = 211
temps (s)
FC (bpm)
5 fois 2 min à 90 % de VMArécupération 2 min
0
25
50
75
100
125
150
175
200
0 200 400 600 800 1000 1200
Paramètres à respecter pour la construction de
séances d’entraînement aérobie en milieu scolaire
Contrôle des allures de course:
Perception de l’effort
Comment trouvez vous cet effort
20 Effort maximal19 Extrèmement dur1817 Très dur1615 Dur1413 Un peu dur1211 Léger109 Très léger
Indice de l'Effort Perçu(adapté de Borg, 1962)
Très Très Facile
Très facile
Facile
Juste un peu difficile
Commence à devenirdifficile
Devient difficile
Difficile
Très difficile
Très Très difficile
Tellement difficileque je dois m'arrêter
-4
-2
0
2
4
8 10 12 14 16 18 20
Indice de Perception de l’Effort
Indice de Sentiment Eprouvé
Relation entre indice de sentiment éprouvé et indice de perception
de l’effort à la fin d’un exercice de type Léger-Boucher
-6
-4
-2
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20
Indice de Perception de l’Effort
Indice de Sentiment Eprouvé
Relation entre indice de sentiment éprouvé et indice de perception
de l’effort à la fin d’un exercice de Cooper (12-min)
-4
-2
0
2
4
8 10 12 14 16 18 20
Indice de Perception de l’Effort
Indice de Sentiment Eprouvé
Relation entre indice de sentiment éprouvé et indice de perception
de l’effort à la fin d’un exercice de type Long-Long (3*3 min à
90% de VMA)
-6
-4
-2
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20
Indice de Perception de l’Effort
Indice de Sentiment Eprouvé
Relation entre indice de sentiment éprouvé et indice de perception de l’effort à
la fin d’un exercice de type court-court (3 séries de 10*10s à 120% de VMA)
3. Effets de l’entraînement
3.2 La récupération
Récupération et exercice lactique (1)
Récupération après un exercice maximum de 30 s
Sujets • 8 enfants garçons âgés de 8-12 ans et 8 hommes âgés de 18-23 ans
Protocole • Effectuer 2 fois une épreuve maximale de 30 s sur ergocycle avec un temps de récupération variable (1, 2 ou 10 min)
Variables mesurées • Pic de puissance • Fréquence cardiaque • Travail total • Ventilation • Consommation d'oxygène
Hebestreit et al. (1993) JAP
Récupération et exercice lactique (2)
Récupération après un exercice maximum de 30 s
Demi-temps de récupération (en s) pour la fréquencecardiaque, la ventilation et la consommation d'oxygène.
garçons hommes
Fréquence cardiaque 64 132
Ventilation 61 100
Consommation d'oxygène 41 52
Hebestreit et al. (1993) JAP
Récupération et exercice lactique (3)
Récupération après un exercice maximum de 30 s
Variation des valeurs de pic de puissance et de travail total(tests 1 et 2) en fonction du temps de récupération chez lesgarçons (G) et les hommes (H).
1 min 2 min 10 min
G H G H G H
Pic de puissance 93% 77% 104% 85% 100% 97%
Travail total 89% 71% 96% 77% 103% 94%
Hebestreit et al. (1993) JAP
Récupération et exercice lactique (1)
6 courses de 20 secondes les plus rapides
possible
1 minute de récupération entre chaque course
Mesure de la distance parcourue à chaque
course
12 enfants et 12 adultes
Dupont (1998)
Récupération et exercice lactique (1)
Test maximal
aérobie
Test intermittent supramaximal
[la]2’
(mmol.l-1)
[la]20’
(mmol.l-1)
[la]1
(mmol.l-1)
[la]2
(mmol.l-1)
[la]2’
(mmol.l-1)
[la]20’
(mmol.l-1)
Enfants
(n=12)
Moy.
ET
6,79
1,69
2,57
0,96
7,82
1,19
10,76
1,71
11,98
1,68
6,89
1,77
Adultes
(n=12)
Moy.
ET
8,83
1,63*
3,51
1,22*
9,21
2,73
12,85
3,92
17,18
3,57*
10,86
2,78*
Récupération et exercice lactique (2)
D2
(% D1)
D3
(% D1)
D4
(% D1)
D5
(% D1)
D6
(% D1)
Enfants
(n=12)
Moy.
ET
94,4
3,2
96,6
4,0
94,9
4,5
95,4
4,4
93,5
3,6
Adultes
(n=12)
Moy.
ET
90,9
4,55*
89,5
4,5*
87,0
4,8*
83,9
7,1*
85,2
3,3*
Evolution de la distance parcourue, en pourcentage de la distance
parcourue lors de la première répétition.
FIN
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