Fréquence Cardiaque maximale (FCM), au repos (FCmin) et de réserve (FCR)

La question systématique que posait un de mes professeurs de technologie (il y a 25 ans) à tous ses nouveaux élèves était : « quel est l’élément essentiel d’une voiture ? » Après avoir laissé ses étudiants émettre les hypothèses les plus farfelues (le moteur, les pneus, le volant, la batterie, la clé de contact, le conducteur…), sa réponse tombait : « le plus important dans une voiture, c’est le compte-tours ». Il partait du principe qu’une voiture sans volant ou pneus ou moteur n’était pas une voiture… Le compte-tours par contre permet de contrôler le régime moteur et donc la consommation et la vitesse. CQFD (mais sans volant, tu es mal).

Par analogie, le coeur est le moteur du coureur et la fréquence cardiaque est le compte-tours. Il est donc indispensable d’avoir un moyen fiable et accessible de connaître sa fréquence cardiaque pour maitriser ses efforts.

C’est quoi la fréquence cardiaque ?

Le coeur est une pompe qui se contracte à intervalles plus ou moins réguliers (on dit que le coeur « bat ») pour expulser du sang chargé en oxygène dans les artères qui alimentent les muscles et, par dépression, aspirer le sang des veines chargé en gaz carbonique.

La fréquence cardiaque est le nombre de battements (encore appelées pulsations ou contractions) par minute. L’unité est le « bpm », battements par minute.

Comment mesurer sa fréquence cardiaque ?

La méthode la plus simple et connue de tous est de se prendre le pouls. La prise de pouls consiste à appuyer avec les doigts, à travers la peau,  sur une artère et ressentir ainsi le flux sanguin passer à chaque battement de coeur. On le fait classiquement au niveau du poignet ou de la carotide (au niveau du cou). Plus de détails ici.

On peut compter le nombre de battements :

  • sur 10 secondes et le multiplier par 6,
  • sur 15 secondes et le multiplier par 4,
  • sur 20 secondes et le multiplier par 3,
  • sur 30 secondes et le multiplier par 2
  • sur 1 minute…

La mesure est loin d’être exacte. Supposons que votre coeur batte au moment de la mesure à 80 bpm, cela signifie qu’il y a une pulsation toutes les 75 centièmes de secondes. Il est donc facile d’oublier ou de compter en trop une pulsation au moment où vous démarrez et où vous arrêtez la mesure. L’incertitude sur la mesure est donc :

  • sur 1 minute : +/- 2 bpm (soit une fourchette de 4 bpm entre la mesure la plus basse et la plus haute),
  • sur 30 secondes : +/- 4 bpm (fourchette de 8 bpm),
  • sur 20 secondes : +/- 6 bpm (fourchette de 12 bpm),
  • sur 15 secondes : +/- 8 bpm (fourchette de 16 bpm),
  • sur 10 secondes : +/- 12 bpm (fourchette de 24 bpm).

Il faut aussi savoir que prendre votre pouls génère automatiquement un stress qui augmente le rythme cardiaque. Plus le temps de mesure est long, plus la mesure est précise mais plus l’impact du stress est important. Autant dire que cette méthode artisanale ne sert qu’à détecter si vous êtes encore vivant. 🙂

Si vous voulez mesurer régulièrement et de manière fiable votre fréquence cardiaque, vous n’avez donc pas le choix : il va falloir ouvrir votre porte-monnaie et acheter un cardio-fréquencemètre. Je ne vais pas me lancer dans l’analyse comparative des différents cardios du marché. Sachez seulement qu’il existe deux technologies :

  • les cardios à ceinture pectorale : vous devez porter une ceinture autour du torse qui va capter les impulsions électriques provoquant les battements du coeur. Le système est éprouvé depuis des années, ce qui fait la différence est la fréquence d’acquisition, le confort et le maintien de la ceinture;
  • les cardios à capteur optique : ce sont les plus récents. Un capteur optique au niveau du poignet (ou au niveau de l’oreille) détecte le flux sanguin (un peu comme le pouls). Leur précision est très variable en fonction des modèles, les plus chers n’étant pas forcément les meilleurs. Là-encore DC Rainmaker (qui écrit malheureusement en anglais … enfin en américain) reste la référence absolue des évaluations de matériel de running. Son essai de l’Apple Watch est à ce titre bigrement intéressant.

Avec Garmin, Polar ou Suunto vous ne pouvez pas vous tromper. Pour le reste renseignez-vous et ne cédez pas aux sirènes du marketing. Suivez mon regard…

La fréquence cardiaque au repos (FC0 ou FCrepos)

Pour reprendre l’analogie de la voiture, c’est l’indication du compte-tours, voiture à l’arrêt avec le moteur démarré. Bizarrement, il n’y a pas de protocole clairement établi pour mesurer cette fréquence au repos. Couramment, il est conseillé de la mesurer en position allongée, dans un endroit calme et peu éclairé, après 5-10 minutes de repos absolu (attention à ne pas vous endormir).

Il n’existe aucune formule magique pour évaluer la FCrepos. Pour un adulte, elle se situe statistiquement entre 50 et 90 bpm. Certains cyclistes ont des fréquences inférieures à 40 bpm. Si vous n’êtes pas du tout sportif et que votre FCrepos est inférieure à 50, allez tout de même consulter votre docteur. Si elle dépasse 90, il va falloir vous mettre au sport … mais doucement, après voir vu votre docteur.

Sachez que :

  • cette fréquence varie au cours de la journée;
  • l’entrainement en endurance permet de diminuer sensiblement cette fréquence. Ma FC repos il y a 5 ans (quand j’ai commencé à courir) était d’environ 80 bpm, elle oscille maintenant entre 60 et 65 bpm;
  • une FCrepos qui augmente ou diminue « brutalement » est le signe avant-coureur d’un grande fatigue, il convient de lever le pied à l’entrainement.

La fréquence cardiaque maximale (FCM ou FCmax)

La fréquence cardiaque maximale est la zone rouge du compte-tours. Il existe de nombreux protocoles très précis pour mesurer la FCmax, l’idée sous-jacente étant de faire monter progressivement le coeur en puissance et de ne pas se mettre à courir subitement comme un dératé. Faire monter le coeur à son maximum peut être dangereux et vous risquez l’accident cardiaque. Donc calmos… En dehors d’un test d’effort en milieu hospitalier (pas toujours remboursé malheureusement), un protocole parmi d’autres est le suivant :

  • échauffement pendant 20 mn;
  • augmentation progressive de la vitesse tous les 100m ou 30 secondes jusqu’à arriver au bout de vos forces en maintenant votre allure maximale pendant 100m.

A la fin du test, vous devez être proche de tomber d’épuisement et la FC mesurée à ce moment-là devrait correspondre peu ou prou à votre FCmax.

Certains cardios intègrent aussi des protocoles de mesure de la FCM, directement ou via app (chez Sunnto).

Il existe de nombreuses formules mathématiques pour calculer la fréquence cardiaque maximale théorique. Voici les plus connues :

  • Haskell et Fox : FCM = 220 – âge
  • Inbaret : FCM = 205,8 – 0,685 x âge
  • Robergs et Lanwher: FCM = 208,754 – 0,734 x âge
  • Gellish :
    • Si âge < 30 ans ou > 75 ans, FCM = 206,9 – 0,67 x âge
    • sinon FCM = 191,5 – 0.007 x âge² (Gellish)

Toutes ces formules sont déduites (interpolées est le terme exact en statistiques) de mesures réelles basées sur des échantillons de personnes. A ce petit jeu-là, la formule de Gellish serait la moins pire de toutes puisque basée sur une étude de plus de 20 ans avec un grand nombre de personnes.

Appliquée à mon modeste cas (j’ai 47,5 ans au moment où j’écris cet article), voici ce que donnent ces mesures théoriques :

  • Haskell et Fox : 173
  • Inbaret : 174
  • Robergs et Lanwher : 174
  • Gellish : 176

Ma méthode personnelle pour connaître la FCmax est la suivante :

  • Par défaut, j’ai calculé il y a 3 ans ma FCmax théorique avec la méthode de Gellish;
  • A chaque sortie, je regarde la FCmax mesurée par mon cardio :
    • si cette mesure est supérieure à ma FCmax précédemment enregistrée, je vérifie alors le profil cardiaque de la sortie pour vérifier que la FCmax indiquée n’est pas un « bug » de mesure suite à un problème transitoire de capteurs. Un jour, j’ai ainsi mesuré 248 bpm mais ma fréquence cardiaque 1 seconde avant et 1 seconde après était aux alentours de 170, donc la mesure de 248 était manifestement erronée;
    • Si la mesure est confirmée alors mon précédent record devient ma « nouvelle » FCmax.

Avec cette méthode, ma « vraie » FCmax est de 188, seuil que j’ai atteint plusieurs fois, en course comme à l’entrainement. Si j’applique la méthode de Gellish à l’envers, j’ai donc un coeur de 25 ans pour un âge officiel de 47,5 ans. C’est dire la fiabilité des formules mathématiques… J’ai eu la chance de faire un test d’effort et ai parlé de cette « anomalie » au cardiologue qui m’a répondu en souriant « nous ne sommes pas des machines ». J’étais déçu, je pensais être exceptionnel. 🙂 Je vous invite par ailleurs à lire cette étude.

Sachez enfin que :

  • l’entraînement n’a que peu d’effet sur la FCmax et que celle-ci diminue progressivement avec l’âge;
  • votre capacité à atteindre cette FCmax dépend de votre état de fatigue. Les cyclistes disent souvent que « le coeur ne montait pas » pour expliquer une défaillance.

La fréquence cardiaque de réserve (FCR)

C’est la différence entre la FCM et la FCrepos. Elle est utilisé dans la formule de Karvonen qui permet d’exprimer FC cible d’entrainement en pourcentage de la FCR :

FCcible = FCrepos + % (FCM – FCR)

FCrepos, FCM, FCR et plans d’entrainement

Comme je l’ai indiqué au début de l’article, ces notions sont utilisées dans les plans d’entrainement. Classiquement on définit des zones de travail exprimées

  • soit en pourcentage de la FCM :
    • Endurance fondamentale (60% à 75% de FCM)
    • Résistance douce (75% à 85% de FCM)
    • Résistance dure (85% à 95% de FCM)
    • Seuil (> 95% de FCM)
  • soit en pourcentage de la FCR :
    • Endurance fondamentale (50% à 70% de FCR + FCrepos)
    • Résistance douce (70% à 85% de FCR + FCrepos)
    • Résistance dure (85% à 95% de FCR + FCrepos)
    • Seuil (> 95% de FCR + FCrepos)

Même si cela a l’air très sérieux, il faut savoir que les pourcentages exprimés ne correspondent à aucune réalité physiologique (nous sommes bien plus complexes que cela) mais à des valeurs moyennes à partir desquelles une filière énergétique prend le pas sur une autre (j’en ferai un prochain article), valeurs qui dépendent de l’individu, de son âge, de son état de fatigue et de son niveau d’entrainement (entre autres paramètres).

Donc imaginez le coureur débutant qui :

  • mesure sa FCrepos avec son pouls,
  • calcule sa FCmax en se basant sur des formules mathématiques
  • et se base aveuglément sur les zones d’entrainement.

Il a toutes les chances de faire n’importe quoi en empilant hypothèses farfelues sur mesures foireuses. J’ai rencontré plusieurs coureurs débutants (moi y compris) qui couraient trop lentement parce que se fiant aveuglément à ces programmes d’entrainement. Ils se faisaient mal aux articulations à réfréner leur  rythme naturel, ne progressaient pas et se démoralisaient rapidement.

En un mot, voici ce que je pense des programmes d’entrainement basés sur la fréquence cardiaque :

Une stupidité répétée des centaines de fois par des journalistes ou pseudo-coaches sportifs ne devient pas une vérité pour autant.

Conclusion

Pour tous les coureurs, le cardio-fréquencemètre est un outil que j’estime indispensable.

Même les cardios les plus évolués utilisent parfois une bête formule mathématique pour connaître la FC max. Par exemple Suunto indique clairement dans le menu Paramètres corporels de Movescount :

Suunto FC max

Donc, pensez à ré-étalonner votre FCmax (et votre poids) dans votre cardio en fonction des mesures réelles, comme je le propose plus haut.

Pour les débutants, l’intérêt principal du cardio est de ne pas monter dans les tours trop vite et de se griller ou pire d’avoir un accident cardiaque. Il a donc une utilité en temps réel. Le problème est alors de définir correctement les zones d’entrainement. J’y reviendrai dans un prochain article.

Pour les coureurs confirmés, l’intérêt du cardio est plutôt dans la collecte et l’analyse a posteriori des données pour détecter des symptômes de fatigue ou de forme :

  • une FCrepos qui évolue subitement, à la hausse ou à la baisse; une FC qui ne monte pas malgré l’effort => mauvais signe
  • une FC maximale mesurée sur une parcours équivalent, à la même vitesse => bon signe.
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