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6. Evaluation Watt kcal et O2

Voilà encore une approche un peu théorique. J'ai essayé de comprendre quel est le lien entre la puissance (watts), énergie (kcal) fournit par les substrats lipides/glucides et le métabolisme aérobie !!!

Attention théorie puissante, accrochez votre ceinture !!!

 

Voilà, on me parle souvent de VO2MAX (ml.min-1.kg-1), PMA (watts), l’énergie (kcal ou joule) !!!

Mais quelle relation existe  entre ces données et les critères physiologiques d’un athlète ?

Tout d’abord il nous faut définir ces valeurs :

  1. Énergie :

    Dans la vie de tous les jours et approximativement :
     (source wikipedia)

    • 1 joule :

      • l'énergie requise pour élever de un mètre une pomme (100 grammes) dans le champ de pesanteur terrestre;

      • l'énergie nécessaire pour élever la température d'un gramme (un litre) d'air sec de un degré Celsius.

    • 1000 joules :

      • la quantité de chaleur dégagée en dix secondes par une personne au repos ;

      • l'énergie nécessaire à un enfant (30 kg) pour monter un étage (un peu plus de trois mètres).

    • 1 mégajoule (un million de joules) :

      • la chaleur nécessaire pour amener à ébullition 3 litres d'eau ;

      • un quart d'heure de chauffage par un radiateur de 1000 W.

    Pour information 1 calorie vaut 4.18 joules

  2. WATTS : C’est la quantité d’énergie par seconde. 1 watts équivalent à 1 joule/seconde.

  3. VO2MAX : C'est la consommation maximale d'oxygène, volume maximal d'oxygène que l'organisme peut consommer. Exprimée en litres d'oxygène par minute et par kilogramme de poids. Elle donne un aperçu de la « cylindrée » de l'athlète (exprimée en ml.min-1.kg-1 ou l.min-1).

Vous suivez toujours ?

Quel est le rapport entre les calories et l’oxygène ???

On a 2 chiffres qui reviennent très souvent dans la littérature: ~ 4.5 Kcal.L-1 O2 pour la dégradation des lipides et ~5 Kcal.L-1 O2 pour la dégradation des glucides.

Maintenant selon l’intensité de l’effort on carbure avec un mélange lipides/glucides différent. En gros voici la répartition selon l’effort :

 

  Énergie Énergie Substrat
Kjoule kcal
Qr Kjoule Kcal/LO2 Glucides Lipides
0,71 19.6 4.69 0,00% 100,00%
0,75 19.81 4.74 15,60% 84,40%
0,8 20.06 4.8 33,40% 66,60%
0,85 20.31 4.86 50,70% 49,30%
0,9 20.57 4.92 67,50% 32,50%
0,95 20.86 4.99 84,00% 16,00%
1 21.11 5.05 100,00% 0,00%

Maintenant assemblons les pièces du puzzle.

Pour rappel la quantité d’oxygène (véhiculé par le sang) qui arrive au muscle est donné par la formule de Fick :

 

VO2 = FC x VES x (Ca02-Cv02 différence artério-veineuse)

 

L’oxygène que tu amènes au muscle donc les calories, dépend de:

  1. FC : La fréquence cardiaque
  2. VES : Le volume d’éjection systolique. La quantité de sang expulsé à chaque battement s'appelle le VES.
  3. Ca02-Cv02 : La différence artério-veineuse. C’est en fait la quantité d’O2 qui passe des capillaires aux tissus musculaires.

Donc en théorie pour une effort d’une intensité donnée, la FC, le VES et la différence artério-veineuse on peut connaître l’énergie que l’on fournit aux muscles. Après le rendement du corps humain (qui est une machine peu efficace) est à peu près de 25%.

Donc seulement le quart de l’énergie fournit est transformé en mouvement.

Exemple pour un effort modéré :

Fc = 140 bpm

Peut varier de 30 à 210

Qr (quotient respiratoire) de 0,8, ce qui donne 4,8 Kcal/LO² donc 20.06 Kjoule/LO²
Pour rappel voir Qr

Peut varier de 19 à 21

VES = 120 ml sang

Peut varier de 80 à 180

Ca02-Cv02 = 15 ml O2 pour 100 ml de sang donc 15%.

Peut varier de 4 à 18 ml pour 100 ml de sang. Donc exprimé en %

Rendement corps humain 25%

Peut varier de de 22% à 26%

 

  • Puissance = FC / mn x VES x (Ca02-Cv02)* (Énergie Substrat) x (rendement corps humain)

  • Puissance = 140/60 x 120 x 15% x 20.06 x 25% = 210 watts

 

 

Après il est très difficile de mesurer l'ensemble de ces paramètres. Il existe d'énormes différences entre un athlète élite et un sédentaire.

Amusons nous à prendre des paramètres extrêmes.

Sédentaire pour une Fc de 175 

Puissance = 175/60 x 100 x 12% x 20.86 x 22% = 160 watts

Athlète élite pour une FC de 175 :

Puissance = 175/60 x 150 x 18% x 20.86 x 25% = 410 watts

On voit que la différence est énorme. cela explique la différence de puissance qu'il existe entre les pros et monsieur tout le monde !!!