HIIT vs Entraînement d’endurance continu: Bataille des Titans aérobiques
Micah Zuhl, Ph.D. et Len Kravitz, Ph.D.
Introduction
L’industrie du fitness connaît actuellement un regain d’intérêt et une croissance de l’entraînement par intervalles à haute intensité (HIIT). Cette méthode d’entraînement implique des épisodes répétés d’efforts de haute intensité allant de 5 secondes à 8 minutes suivis de périodes de récupération de différentes durées. Billat (2001) souligne que dès 1912, Hannes Kolehmainen, célèbre coureur de fond olympique, utilisait l’entraînement par intervalles dans ses entraînements. Au fur et à mesure que les connaissances de HIIT augmentaient, les scientifiques de l’exercice ont démontré que ce type d’exercice offrait non seulement des avantages en termes de performance pour les athlètes et améliorait la santé des utilisateurs récréatifs, mais qu’il pouvait également être une alternative appropriée à l’entraînement d’endurance ou à l’exercice aérobie continu. Pour améliorer la condition cardiovasculaire, la croyance a toujours été d’augmenter le volume d’exercice, qu’il s’agisse de courses plus longues, de promenades à vélo ou de temps prolongé sur une machine aérobie (par exemple, escalier, elliptique, cycle, tapis roulant). L’étendue des recherches actuelles a révélé que HIIT améliore de nombreux paramètres physiologiques, souvent en moins de temps lorsqu’il est mesuré par rapport à un exercice continu à volume élevé (Daussin et al., 2008). Par conséquent, le but de cet article est de discuter et de comparer les adaptations cardiovasculaires, musculaires squelettiques et métaboliques à l’HIIT par rapport à l’exercice d’endurance continu. L’entraînement aérobique continu est défini comme de l’exercice (p. ex., la course, le vélo, la natation, etc.) d’une durée supérieure à 20 minutes et maintenue à une intensité constante pendant tout le combat. De plus, des exemples de recherche d’entraînements HIIT et d’entraînement d’endurance continu sont inclus dans cet article.
Physiologie cardiovasculaire 101: Réponses de base et adaptations de l’entraînement aérobie
Avant de comparer l’entraînement HIIT et l’entraînement d’endurance continu, un bref examen des réponses cardiovasculaires et des adaptations à l’exercice aérobie chronique est justifié, car il est au cœur des deux programmes. Pendant l’exercice aérobie, la performance du cœur est basée sur la fréquence cardiaque, la quantité de sang pompée par battement (volume de l’AVC) et la contractilité cardiaque, ou la force de chaque contraction cardiaque. Combinées, ces variables augmentent le flux sanguin et l’apport d’oxygène pour répondre aux exigences des muscles qui font de l’exercice. La contraction du muscle squelettique augmente également le retour du flux sanguin veineux vers le cœur, ce qui augmente le remplissage sanguin du ventricule (appelé précharge). Cette précharge augmentée contribue à l’augmentation du volume d’AVC du cœur pendant l’exercice, ce qui est un déterminant majeur de la performance aérobie (Joyner et Coyle, 2008).
Les adaptations de la structure du muscle cardiaque sont courantes avec des quantités progressivement croissantes d’entraînement en endurance. Ces adaptations comprennent un épaississement du muscle cardiaque et une augmentation de la taille du ventricule gauche, qui contribuent à améliorer la fonction cardiaque pendant l’exercice. Des exercices d’endurance réguliers tels que 30 à 60 minutes de course ou de cyclisme en continu effectués 3 à 7 jours par semaine entraînent plusieurs autres adaptations cardiovasculaires, notamment les suivantes:
1. Augmentation de la masse musculaire cardiaque
2. Augmentation du volume de course
3. Élimination accrue des déchets métaboliques
4. Augmentation des enzymes oxydatives et de l’efficacité
5. Des taux de diffusion plus rapides de l’oxygène et du carburant dans le muscle
6. Augmentation de la dilatation du ventricule gauche et du volume de la chambre
7. Augmentation de l’épargne en glucides (donc plus grande utilisation des graisses comme carburant)
8. Augmentation des mitochondries (usine d’énergie de la cellule)
9. Augmentation des mécanismes de régulation cellulaire du métabolisme
10. Augmentation de l’oxydation des graisses
11. Expression accrue des fibres musculaires à contraction lente de résistance à la fatigue
(Joyner et Coyle, 2008; Pavlik, Major, Varga-Pintér, Jeserich, &Kneffel, 2010)
HIIT vs Exercice d’endurance continu: Adaptations cardiovasculaires
Des travaux récents montrent que les adaptations cardiovasculaires à HIIT sont similaires et dans certains cas supérieures à celles de l’entraînement d’endurance continu (Helgerud et al., 2007; Wisløff, Ellingsen, &Kemi, 2009). Helgerud et coll. a montré que 4 répétitions de courses de 4 minutes à 90-95% de la fréquence cardiaque max (HRmax) suivies de 3 minutes de récupération active à 70% HRmax effectuées 3 jours par semaine pendant 8 semaines ont entraîné une amélioration de 10% du volume d’AVC par rapport à un groupe d’entraînement à distance long et lent. Recherches supplémentaires de Slordahl et coll. (2004) ont démontré que l’entraînement aérobie de haute intensité à 90-95% de la consommation maximale d’oxygène (VO2max) augmentait la masse cardiaque du ventricule gauche de 12% et la contractilité cardiaque de 13%, ce qui est comparable aux changements cardiovasculaires observés lors d’un exercice aérobie continu.
La consommation maximale d’oxygène (VO2max) est considérée comme la capacité la plus élevée du corps à consommer, distribuer et utiliser l’oxygène pour la production d’énergie. Il est communément appelé capacité aérobie maximale et est un bon prédicteur de la performance de l’exercice. Les améliorations de la fonction cardiovasculaire augmenteront la VO2max. Certaines recherches suggèrent que les améliorations de VO2max avec HIIT sont supérieures à celles avec un entraînement d’endurance. Daussin et coll. (2007) ont mesuré les réponses VO2max chez les hommes et les femmes qui ont participé à un HIIT de 8 semaines et à un programme d’entraînement cardiovasculaire continu. Les augmentations de VO2max étaient plus élevées avec le programme HIIT (15%) par rapport à l’entraînement aérobie continu (9%). L’amélioration de la fonction cardiovasculaire et l’augmentation du VO2max sont des objectifs majeurs des patients souffrant de maladies cardiovasculaires. Pour cette raison, certains centres de réadaptation cardiaque commencent à inclure des séances d’entraînement par intervalles avec des patients atteints de maladies cardiaques (Bartels, Bourne, & Dwyer, 2010). Les résultats montrent des améliorations similaires à celles des exercices traditionnels de faible intensité, mais dans un temps plus court et moins de séances.
HIIT vs Exercice d’endurance continu: Adaptations des muscles squelettiques
L’augmentation de la taille et du nombre des mitochondries (la fabrique d’énergie de la cellule) devient une adaptation caractéristique à HIIT (Gibala, 2009). C’est ce qu’on appelle une augmentation de la densité des mitochondries, et on pense depuis de nombreuses années qu’elle ne se produit que lors d’un entraînement d’endurance chronique. Les mitochondries utilisent l’oxygène pour fabriquer de l’ATP (la molécule d’énergie de la cellule) à des niveaux élevés grâce à la dégradation des glucides et des graisses pendant l’exercice aérobie. Avec une densité mitochondriale accrue, il y a plus d’énergie disponible pour que les muscles qui travaillent produisent une plus grande force et pour une période de temps plus longue (par exemple, courir plus longtemps à une intensité plus élevée). Dans une étude de formation de 6 semaines, Bourgmestre et al. (2008) ont montré des augmentations similaires des niveaux d’enzymes oxydantes (protéines dans les mitochondries qui accélèrent les réactions biologiques pour libérer l’ATP) chez les sujets qui ont effectué un programme HITT avec quatre à six sprints cyclistes maximaux de 30 secondes (suivis de combats de récupération de 4,5 minutes) sur 3 jours / semaine et les sujets qui ont accompli 40 à 60 minutes d’endurance continue de cyclisme stable à 65% de VO2max sur 5 jours / semaine. Une augmentation de ces enzymes oxydantes mitochondriales conduit à une dégradation plus efficace des graisses et des glucides pour le carburant. Travaux connexes effectués par MacDougall et coll. (1998) ont démontré une augmentation des niveaux d’enzymes oxydatives du muscle squelettique de citrate synthase (36%), de malate déshydrogénase (29%) et de succinate déshydrogénase (65%) chez les étudiants de premier cycle masculins en bonne santé participant à 7 semaines de sprints cyclistes HIIT. Trois jours par semaine, les sujets effectuaient entre quatre et dix sprints cyclistes maximaux de 30 secondes suivis d’une récupération de quatre minutes. Les niveaux plus élevés d’enzymes mitochondriales observés chez les sujets ont conduit à une amélioration de la fonction métabolique du muscle squelettique.
Il y a eu un pic de recherches actuelles expliquant les voies moléculaires complexes qui conduisent à une augmentation de la densité mitochondriale. HIIT peut conduire à des changements physiologiques analogues qui sont observés dans l’entraînement d’endurance traditionnel, mais cela est accompli par différentes voies de signalisation de message.
Section sur la biologie moléculaire. Voies de Signalisation de l’Entraînement d’Endurance Continu et HIIT
Source: Laursen 2010. Dans ce modèle, la calcium-calmoduline kinase (CaMK) et l’adénosine monophosphate kinase (AMPK) sont des voies de signalisation qui activent le récepteur activé par le proliférateur du peroxysome – coactivateur g-1alpha (PGC-1 alpha). PGC-1alpha est comme un « commutateur principal » qui est censé être impliqué dans la promotion du développement des fonctions du muscle squelettique montrées. Un entraînement à volume élevé semble plus susceptible de fonctionner par la voie CaMK et un entraînement à haute intensité semble plus susceptible de signaler via la voie AMPK.
HIIT vs Exercice d’Endurance Continu: Adaptations métaboliques
L’augmentation de la densité mitochondriale peut être considérée comme une adaptation musculaire squelettique et métabolique. Un point focal d’intérêt pour les adaptations métaboliques est le métabolisme des graisses pour le carburant pendant l’exercice. En raison de la nature de l’exercice de haute intensité, l’efficacité de ce type d’entraînement pour la combustion des graisses a été examinée de près. Perry et coll. (2008) ont montré que l’oxydation des graisses ou la combustion des graisses était significativement plus élevée et l’oxydation des glucides (combustion) significativement plus faible après 6 semaines d’entraînement par intervalles. De même, mais en aussi peu que deux semaines Talanian et al. (2007) ont montré un changement significatif dans l’oxydation des acides gras avec HIIT. Dans leur revue de recherche, Horowitz et Klein (2000) résument qu’une augmentation de l’oxydation des acides gras est une adaptation remarquable observée avec un exercice d’endurance continu.
Un autre avantage métabolique de l’entraînement HIIT est l’augmentation de la dépense énergétique post-exercice appelée Consommation excédentaire d’oxygène Post-exercice (E.P.O.C.). Après une séance d’exercice, la consommation d’oxygène (et donc la dépense calorique) reste élevée car les cellules musculaires en activité rétablissent les facteurs physiologiques et métaboliques dans la cellule aux niveaux pré-exercice. Cela se traduit par des dépenses caloriques post-exercice plus élevées et plus longues. Dans leur article de revue, LaForgia, Withers, & Gore (2006) notent que les études sur l’intensité de l’exercice indiquent des valeurs d’E.P.O.C. plus élevées avec un entraînement HIIT par rapport à un entraînement aérobie continu.
Verdict final: Et le Vainqueur de la Bataille des Titans Aérobiques est
Les principaux objectifs de la plupart des programmes d’exercices d’endurance sont d’améliorer la fonction cardiovasculaire, métabolique et musculaire squelettique dans le corps. Pendant des années, l’exercice aérobique continu a été la méthode choisie pour atteindre ces objectifs. Cependant, la recherche montre que HIIT conduit à des améliorations similaires et dans certains cas meilleures sur des périodes plus courtes avec certains marqueurs physiologiques. L’incorporation de HIIT (au niveau d’intensité et de fréquence approprié) dans l’entraînement cardiovasculaire d’un client permet aux amateurs d’exercice d’atteindre leurs objectifs de manière très efficace. Et, étant donné que les programmes d’exercices HIIT et d’exercices aérobiques continus améliorent toutes ces fonctions physiologiques et métaboliques significatives du corps humain, l’intégration d’un équilibre des deux programmes pour les clients dans leur entraînement est clairement l’approche « gagnant-gagnant » pour une amélioration et une performance réussies de l’exercice cardiovasculaire. ALLEZ HIIT et ALLEZ Endurance!Barre latérale 1. Développement du programme HIIT
Lors du développement d’un programme HIIT, la durée, l’intensité et la fréquence de l’intervalle doivent être prises en compte ainsi que la durée de l’intervalle de récupération. La durée du travail (effort de haute intensité) doit être comprise entre 5 secondes et 8 minutes. Les athlètes de puissance ont tendance à effectuer des intervalles de travail plus courts (5 sec -30 sec) tandis que les athlètes d’endurance prolongeront l’intervalle de travail à haute intensité (30 sec-8 min) (Kubukeli, Noakes & Dennis, 2002). L’intensité pendant le combat de travail à haute intensité devrait varier de 80% à plus de 100% de la consommation maximale d’oxygène (VO2max), de la fréquence cardiaque maximale ou de la puissance de sortie maximale. L’intensité de l’intervalle de récupération varie de récupérations passives (faisant très peu de mouvement) ou de récupérations actives (ce qui est plus courant) d’environ 50 à 70% des mesures d’intensité décrites ci-dessus.
La relation entre l’intervalle de travail et de récupération est également une considération. De nombreuses études utilisent un rapport entre l’exercice et la récupération, par exemple un rapport de 1: 1 pourrait être un intervalle de 30 secondes suivi de 30 secondes de récupération. Un rapport de 1: 2 correspondrait à un intervalle de 30 secondes suivi d’un repos de 1 minute. En règle générale, les rapports sont conçus pour défier un système énergétique particulier du corps.
Lisez les exemples d’entraînements qui suivent. Ces séances d’entraînement ont été utilisées dans des études de recherche antérieures pour induire des modifications des muscles cardiovasculaires et squelettiques. Chaque composante d’une session de formation est incluse.
Exemple 1: Entraînement sur piste
Échauffement: Course légère de 10 minutes autour de la piste.
Intervalle: 800 mètres fonctionnent à environ 90% de la fréquence cardiaque maximale (sur la base de l’estimation de la fréquence cardiaque max = 220 ans). Chaque intervalle de 800 mètres doit être chronométré.
Intervalle de repos: Jogging léger ou marche pendant le même temps qu’il a fallu pour courir chaque mètre 800
Rapport Travail / repos: Rapport 1 à 1. Le temps pour l’intervalle (800 mètres) et l’intervalle de repos doit être le même.
Fréquence: Essayez de terminer 4 répétitions de cette séquence.
Refroidissement: 10 min de jogging facile.
Commentaires: La distance de l’intervalle peut être ajustée de 200 mètres à 1000 mètres. En outre, la longueur de l’intervalle de repos peut être ajustée.
Adapté de Musa et al. (2009).
Programme 2: Entraînement de sprint
Échauffement: 10 min de course légère.
Intervalle : sprints de 20 secondes à vitesse maximale.
Intervalle de repos: 10 secondes de repos entre chaque sprint. Jogging léger ou marche
Rapport travail / repos: rapport 2 à 1. L’intervalle de travail est de 20 secondes et l’intervalle de repos est de 10 secondes.
Fréquence: 3 groupes ou ensembles de 10 à 15 intervalles. Prendre 4 min de repos entre chaque set
Refroidir: 10 min de jogging facile
Commentaires: C’est un entraînement de sprint. Les premiers intervalles devraient être plus lents pour permettre aux muscles de s’adapter à l’entraînement. Il est important d’être prudent et prudent en évitant les dommages musculaires lors d’un exercice de sprint maximal. La séance d’échauffement est très importante.
Adapté de Tabata et al. 1996.
Programme 3: Entraînement sur tapis roulant
Échauffement: 10 min de jogging léger.
Intervalle: Réglez l’inclinaison du tapis roulant à 5% de pente et la vitesse à 3 mi / h. Pendant chaque intervalle de haute intensité, augmentez la vitesse à 5 mi / h – 6,5 mi / h, tout en maintenant la note à 5%. La longueur de l’intervalle doit être de 1 min.
Intervalle de repos: intervalle de repos de 2 minutes avec la vitesse de marche réglée à 3 mi/ h. Ne pas ajuster l’inclinaison.
Rapport travail / repos: rapport 1 à 2. L’intervalle de travail est de 1 minute et l’intervalle de repos de 2 minutes
Fréquence: 6-8 répétitions de cette séquence.
Refroidissement: 5 à 10 minutes de jogging facile
Commentaires: Il s’agit d’une session d’intervalle de course en côte. L’inclinaison, la vitesse de course, la longueur de l’intervalle et l’intervalle de repos peuvent être ajustés pendant la session d’intervalle.
Adapté de Seiler et Hetlelid, 2005.
Barre latérale 2: Quatre Idées de programmes d’endurance
Les 4 programmes d’exercices d’endurance suivants sont adaptés des recherches examinées par LaForgia, Withers, &Gore, 2006. Effectuez un échauffement adéquat (~ 10 min d’exercice léger) et un refroidissement (~ 5-10 min d’exercice de faible intensité) pour chaque programme. Tous les entraînements ci-dessous peuvent être effectués sur n’importe quel mode aérobie.
1) Exercice maximal à l’état d’équilibre au lactate.
L’entraînement à l’état d’équilibre maximal en lactate (MLSS) est la charge de travail la plus élevée qu’un exerciseur puisse maintenir sur une période de temps spécifiée. Les séances d’exercice MLSS peuvent durer entre 20 et 50 minutes. Dites au client de travailler à son état d’équilibre maximal pendant le temps désiré (entre 20 et 50 minutes).
2) Alternant les modes aérobiques exercice d’endurance.
Modes aérobiques alternatifs (p. ex., tapis roulant et vélo elliptique) toutes les 20 à 40 minutes d’exercice aérobie en gardant l’intensité de l’exercice & Mac179; 70% de la fréquence cardiaque max. Gardez le temps sur chaque mode d’exercice le même. Le nombre de modes alternatifs dépend du niveau de forme physique du client.
3) Exercice d’endurance par étapes.
Avec un exercice d’endurance par étapes, le client progresse de 10 minutes (à & Mac179; 50% de fréquence cardiaque max) à 10 minutes (à & Mac179; 60% de fréquence cardiaque max) à 10 minutes (à & Mac179;70% de fréquence cardiaque max) sur n’importe quel mode aérobie. Pour une légère modification, l’entraîneur personnel peut demander au client d’augmenter l’intensité et de réduire progressivement cet entraînement. Ainsi, après avoir terminé les 10 minutes à une fréquence cardiaque maximale de 70%, le client passerait à 10 minutes à une fréquence cardiaque maximale de 60%, puis à 10 minutes à une fréquence cardiaque maximale de 50%.
4) Exercice d’endurance à rythme mixte.
Sur le mode d’exercice sélectionné, variez aléatoirement la durée d’endurance (c’est-à-dire 5 min, 10 min, 15 min blocs de temps) et l’intensité de l’exercice. Par exemple, un entraînement sur tapis roulant d’endurance de 45 minutes pourrait commencer par 10 min à 50% de fréquence cardiaque max, puis se dérouler en 5 min à 70% de fréquence cardiaque max, puis 15 min à 60% de fréquence cardiaque max, puis 10 min à 75% de fréquence cardiaque max, et terminer par 5 min à 50% de fréquence cardiaque max.
Encadré 1: Sept Exploits d’endurance remarquables d’intérêt
1. Le record du monde du Marathon masculin officiel de l’Association Internationale des Fédérations d’Athlétisme est de 2: 03: 59, établi par Haile Gebrselassie d’Éthiopie le 28 septembre 2008 au Marathon de Berlin.
Source: http://en.wikipedia.org/wiki/Marathon_world_record_progression
2. La détentrice du record féminin du marathon est Paula Radcliffe du Royaume-Uni dans un temps de 2: 15: 25.
Source: http://en.wikipedia.org/wiki/Marathon_world_record_progression
3. La capacité humaine prévue du marathon sur la base des caractéristiques physiologiques décrites par Joyner (1991) est de 1: 57: 58. Cela équivaut à un rythme de 4: 30 par mile.
4. La plus longue course sur route certifiée au monde est la course d’auto-transcendance de 3100 miles à New York qui se déroule sur environ un pâté de maisons d’un demi-mile dans le Queens, NY. Seuls 30 coureurs ont terminé la course, ce qui oblige chaque concurrent à compléter 2 marathons par jour pendant 50 jours.
Source: http://3100.srichinmoyraces.org/
5. La course cycliste la plus longue est le Tour d’Afrique, qui fait 12 000 km (7 500 miles) et 120 jours entre Le Caire, en Égypte, et le Cap, en Afrique du Sud.
Source: http://www.africa-ata.org/sports3.htm