On comprend mieux pourquoi les marathoniens « frappent le mur »

Une nouvelle étude montre que le seuil de « vitesse critique » chute dans le dernier tiers d’un marathon, ce qui pourrait expliquer pourquoi la distance produit autant de défaillances.

Pour paraphraser Mike Tyson – qui a dit que tout le monde a un plan jusqu’à ce qu’il se prenne un coup de poing dans les dents - tous les marathoniens ont un plan jusqu’à ce qu’ils arrivent au 30° kilomètre. On s’est donné un mal fou pour peaufiner l’allure, cartographier les zones de fréquence cardiaque, calculer au milligramme les carburants. On a peut-être même fait des tests d’effort dans un laboratoire et on sait à quelle vitesse on devrait pouvoir courir ces fameux 42,195 kilomètres. Pourtant, pour une raison quelconque, rien de tout cela ne compte dans le brouillard de la fin de course. Même chez les pros soutenus par une équipe scientifique sportive au top, les derniers kilomètres du marathon restent obstinément imprévisibles.

Une nouvelle étude publiée dans le Journal of Applied Physiology explore l’une des raisons de cette imprévisibilité : notre physiologie change avec la fatigue. Les tests de laboratoire mesurent des paramètres comme la VO2max, le seuil lactique et l’économie de course, qui, mis ensemble, sont censés prédire avec précision à quelle vitesse on est capable de courir un marathon. Sauf qu’on effectue toujours ces tests alors qu’on est bien reposé. On sait donc peu de choses sur la façon dont ces paramètres et d’autres changent au cours du marathon — et sur ce qu’on pourrait faire pour les garder le plus stable possible.

Des tests liés au projet Breaking2 de Nike

Cette nouvelle étude provient du groupe de recherche d’Andy Jones à l’Université d’Exeter, dirigé par Ida Clark, et les coauteurs y ayant participé sont plutôt intéressants : Brett Kirby du Nike Sport Research Lab et son ancien collègue Brad Wilkins. L’étude est en fait issue du projet Breaking2.  Andy Jones et l’équipe Nike ont effectué de nombreux tests aussi bien en laboratoire que sur le terrain avec Eliud Kipchoge et d’autres candidats à courir un marathon en moins de deux heures dans le but d’évaluer leurs capacités — mais ils savaient pertinemment que les résultats des tests restaient biaisés, car les paramètres étudiés ne pouvaient que changer dans les conditions de stress d’un marathon.

Cela peut paraître une lapalissade, mais il faut le rappeler : notre physiologie, notre métabolisme et même notre façon de courir changent lorsqu’on est épuisé. Ce fait est souvent négligé et extrêmement difficile à mesurer ou à prévoir, explique Andy Jones. « On peut avoir plusieurs athlètes sur la ligne de départ qui se distinguent à peine côté physiologie lorsqu’on les observe au repos, mais à la fin de l’épreuve, le vainqueur est celui qui a le mieux résisté à la fatigue et le moins souffert de la dégradation des différentes variables ». Il est possible, ajoute-t-il, que Eliud Kipchoge ait « beaucoup de chance à cet égard » et que ce soit ça qui le rende spécial, car ses valeurs de laboratoire bien au repos n’ont rien d’exceptionnel chez un athlète d’élite.

Pour éclaircir ces questions, l’équipe de Jones a soumis 16 volontaires à quatre tests d’exercice à des moments différents : une fois au repos et trois fois en état de fatigue après 40, 80 et 120 minutes de vélo à rythme soutenu. Ces durées n’ont pas été choisies au hasard : il s’agissait de savoir quels changements physiologiques pourrait subir un marathonien qui parviendrait à franchir la barrière des deux heures.

Objectif : déterminer la puissance critique

Le principal exercice de cette batterie de test mérite quelques explications. Il est simple en apparence, mais très éprouvant pour le sportif : trois minutes sur un vélo en pédalant à toute vitesse comme si demain n’existait pas. D’autres mesures très complexes ont été effectuées : des échantillons de sang pour le lactate, des masques respiratoires pour la VO2, des biopsies musculaires. Mais c’est le test de trois minutes qui intéressait le plus les chercheurs car il sert à déterminer ce qu’on appelle la puissance critique.

Les sciences du sport ont à composer avec pléthore de seuils différents, qu’on définit de façons différentes en fonction du rythme respiratoire, de la quantité de lactate dans le sang et de plein d’autres paramètres. Tous ces seuils cherchent, d’une façon ou d’une autre, à discerner un effort « facile » tenable pendant longtemps d’un effort « dur » qui ne tiendrait pas dans la durée. Évidemment, ce passage du « facile» au « dur » est graduel plutôt que brutal, ce pour quoi il y a autant de façons différentes de le définir.

Le concept de « puissance critique » comme seuil a été annoncé dans les années 1960, mais depuis une dizaine d’années il a gagné en importance aux yeux des spécialistes de l’effort. Dans la pratique, lorsque l’on réalise un effort en dessous de la puissance critique, on se maintient dans un état d’équilibre où un ensemble de paramètres physiologiques clés — absorption d’oxygène, taux de lactate, acidité du sang — restent constants. En revanche, lorsqu’on dépasse la puissance critique, ces paramètres grimpent irrémédiablement jusqu’à ce qu’on soit obligé de s’arrêter. Pour un athlète d’endurance, rester en dessous de la puissance critique, c’est rester au bon endroit ; dès que le seuil est franchi, l’heure tourne.

Des "élites" à 96% de leur puissance critique

Une précision s’impose : cette description pourrait donner à croire qu’on peut courir indéfiniment tant qu’on reste en dessous de la puissance critique. Dans la pratique, ce n’est évidemment pas vrai. Selon un article plus ancien d’Andy Jones et Anni Vanhatalo, les marathoniens d’élite peuvent se maintenir à environ 96 pour cent de leur puissance critique (ou, comme on l’appelle dans un contexte de course, de la vitesse critique) pendant un marathon. D’autres facteurs — le ravitaillement en combustibles énergétiques, les dommages musculaires éventuels — interviennent forcément et finissent par ralentir la cadence, même lorsque l’on reste en dessous de sa puissance critique.

Habituellement, on mesure la puissance critique en soumettant les athlètes à une série de tests de performance jusqu’à l’épuisement pour des durées comprises entre 2 et 15 minutes, à des jours différents. En calculant la relation entre l’énergie qu’on peut produire et le temps qu’on est capable de tenir à ce niveau de production d’énergie, on parvient à calculer la puissance critique et une autre mesure qu’on appelle parfois capacité anaérobie, ou W' – lire W prime.

Cette capacité anaérobie est essentiellement une mesure de l’effort qu’on peut fournir une fois qu’on a dépassé la puissance/vitesse critique. Si on court tout juste au-dessus de la vitesse critique, on perd graduellement en capacité anaérobie ; si on sprinte bien au-delà de cette vitesse, on l’épuisera très vite. Et quand on court largement en dessous de la vitesse critique, la réserve de capacité anaérobie se remplit à nouveau progressivement. Grosso modo, c’est le phénomène qui intervient lorsqu’on s’entraîne en fractionné ou pendant des courses tactiques avec des poussées fréquentes et des changements de rythme : on tire sur la réserve de W’ jusqu’à la vider presque, puis on calme le jeu pour qu’elle se remplisse.

Le test du sprint de trois minutes à vitesse maximale est un autre moyen, plus simple, d’estimer la puissance critique et le W'. Les athlètes de l’étude ont réalisé ce test après zéro, 40, 80 ou 120 minutes d’exercice modérément soutenu (mais sous la puissance critique) et les résultats ont permis aux chercheurs de déterminer si ces variables changent avec la fatigue. C’est-à-dire, de déterminer si le fait de connaître la puissance critique et le W’ d’une personne peut servir à prédire avec précision sa performance lors d’un marathon.

Le cap des 120 mn

Les résultats ont montré que la puissance critique ne changeait pas après 40 ou 80 minutes. Après 120 minutes, cependant, elle chutait en moyenne de 9 %. C’est une donnée intéressante, car le rythme moyen des marathoniens d’élite est de 4 % inférieur à leur vitesse critique avant la course. Cela signifie qu’il est possible de commencer un marathon à une allure qui semble raisonnable et soutenable et de continuer sans problème jusqu’aux deux tiers de la course pour ensuite, sans raison apparente, être incapable de tenir à ce pas. On n’a pas augmenté la cadence, mais la vitesse critique sera descendue en dessous du rythme de course, et l’arrivée est encore loin.

La capacité anaérobie, en revanche, aura diminué régulièrement tout au long de la course – moins 10 % après 40 minutes, moins 18 % après 80, moins 23 % après deux heures. La capacité de rattraper les envolées d’un rival et de sprinter à la fin diminue progressivement.

Pour finir, un détail qui mérite le détour. L’équipe de Breaking2 cherchait non seulement à comprendre les causes de ces diminutions, mais aussi évidemment, un moyen de les contrer. Les chercheurs ont inclus un test supplémentaire avec 120 minutes d’exercice, mais cette fois-ci, les sujets recevaient chaque heure 60 grammes de glucides sous forme de boissons énergisantes Maurten – lors des autres tests, les sujets avaient reçu un placebo qui avait un goût identique. L’apport de glucides a réduit considérablement la diminution de la puissance critique, mais elle n’a eu aucun effet sur la baisse de la capacité anaérobie.

Une perspective différente sur les défaillances

Ces résultats ont des implications physiologiques intéressantes. Il se peut que la puissance critique soit sensible à la glycémie, préservée dans le dernier test cité par la boisson glucidique, tandis que la capacité anaérobie est sensible aux niveaux de glucides dans les muscles eux-mêmes, que la boisson n’affecte pas. Mais d’un point de vue pratique, ce qui semble le plus intéressant, c’est que ce cadre propose une perspective différente sur ce phénomène mal compris des défaillances dans le marathon.

Même si on prend des glucides, il est presque certain que la vitesse critique diminuera vers la fin d’un marathon. Lorsque cela arrive, si on ne ralentit pas, on commence à tirer sur la capacité anaérobique. Et quand un coureur vide son réservoir de W', « soit il s’arrête, soit sa vitesse chute de façon catastrophique, explique Andy Jones, ce qui ressemble à s’y méprendre à « frapper le mur » ». Un phénomène plus susceptible de se produire si on n’a pas fait pas le plein correctement, car la vitesse critique diminue plus rapidement. Mais cela peut arriver même lorsque l’on est correctement ravitaillé si on s’entête à vouloir courir au-dessus de la vitesse si critique, qui elle-même va évoluer tout au long de la durée de l’effort.

Tout cela, bien sûr, confirme ce que nous savions déjà : le marathon est une épreuve qui porte bien son nom, une épreuve difficile et imprévisible, et les tests effectués dans le confort d’un laboratoire ne sauront pas raconter ce qu’on traverse physiquement et psychologiquement au 30° kilomètre. D’un côté, c’est fâcheux, de l’autre, c’est précisément pour cela qu’on se lance dans la course.