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Laurent SCHMITT, PhD biologie

ENSM / Centre National de Ski Nordique, Prémanon

[email protected]

Chercheur associé GRISSUL Lausanne

Variabilité de la fréquence cardiaque: un outil pour analyser la tolérance à

l’entraînement et caractériser la fatigue

1

Société Corse de Médecine du Sport CALVI 31 mai 2014

http://sports.gouv.fr/

Suivi VFC Haut Niveau Sportif

SCHMITT Laurent, PhD, CNSN Prémanon 2

JO 2006

JO 2010

JO 2014

http://www.ski-nordique.net/menu-sport-avec-martin-fourcade.5428139-72348.html

Suivi VFC Haut Niveau Sportif

JO 2012

HRV publications scientifiques HRV : 14504 PubMed Le 18 avril 2012

HRV + age : 3811

HRV + gender : 491

HRV + illness : 401

HRV + sickness : 18

HRV + mental : 533

HRV + exercize : 1754

HRV + athletes : 166

HRV + sport : 606

HRV + training : 857

HRV + performance : 729

HRV + Performance + sports : 219

HRV + recovery : 659 HRV + relaxation : 443

HRV + recovery + sport : 52 HRV + yoga : 24

HRV + fatigue : 205 HRV + meditation : 37

HRV + overtraining : 19 HRV + massage : 27

HRV + over-reaching : 6 HRV + ostheopatic : 4

HRV + depression : 589 HRV + reflexology : 27

HRV + altitude : 78

HRV + hypoxia : 283

HRV + dietary : 275

HRV + nutrition : 109

HRV + food : 191 4

SCHMITT Laurent, PhD, CNSN Prémanon


Approche systémique et complexe

de l’utilisation de la VFC

dans

l’entraînement sportif de haut niveau

OBJECTIFS

Evaluer le niveau fonctionnel du sportif

Spécifier les moyens de récupération en fonction du type de fatigue

Individualiser la récupération et évaluer les délais de récupération

Détecter et caractériser la fatigue analyse du niveau et du type de fatigue

L’analyse de VFC évaluation indirecte de l’activité du système nerveux autonome :

Individualiser l’entraînement

un outil complémentaire pour :

6 SCHMITT Laurent, PhD, CNSN Prémanon


Etat présent Fonctionnel-Performance

Analyse VFC

Remédiations

entraînement récupération alimentation soins

Aérobie < SL1

Charge externe

Anaérobie lactique

Anaérobie alactique

environnement

kinésithérapie hydrothérapie

ostéopathie

réflexologie

olfactothérapie

Cohérence cardiaque

méditation

Précurseurs de neurotransmetteurs (tyrosine, tryptophane, choline), BCAA, Omega 3et 6, Opuntia ficus indica..

Modifications alimentaires en fonction des apports G/L/P; neurotransmetteurs

Bains froids Jacuzzi Alternances chaud-froid

Mer, montagne, forêt

Hypoxie , hyperoxie

médicaments

relationnel

Psychologique sociologique

Accompagnement

CAUSES

Entraînement Alimentation Relationnel, psychologique Familial Scolaire, universitaire Ensoleillement Altitude, hypoxie Pollution

…

Le système nerveux végétatif

anatomie et

physiologie


Le système nerveux végétatif

sympathique

parasympathique


Système neuro-végétatif

parasympathique orthosympathique

Activité physique alimentation

Altitude, hypoxie

stress psychologique

Environnement familial, professionnel

ensoleillement Pollution atmosphérique

bruits

sommeil

Décalage horaire

Infections, maladies

STIMULATIONS

…

massages Yoga accupuncture

EFFETS sur le fonctionnement biologique

calme Stimule, active Dirige l’homéostasie Dirige le catabolisme

Active la restauration des réserves énergétiques : glycogène, CP, AGL

Active la reconstruction cellulaire

Fait baisser la FC

Active la dégradation des substrats énergétiques : CP, glycogène, AGL

Augmente la FC et la F de contraction cardiaque Régule les résistances vasculaires périphériques Est en relation avec la ventilation

et le rythme respiratoire Est en relation avec la TA

Système nerveux végétatif


Relation SNV - coeur


Système nerveux végétatif et

Variabilité de la fréquence cardiaque 800 ms 1000 ms

P

Q

R

S

T


VFC R-R ms et bpm

60 000 ms / FC (bpm) FC 120 = 500 ms FC 60 = 1000 ms FC 40 = 1500 ms


SNV - FC et VFC


METHODES d’

ANALYSE de la VFC


Analyse VFC: Quels facteurs retenir?

Analyse temporelle? Analyse fréquentielle?

Un seul facteur? Plusieurs facteurs à associer? Analyse couché et/ou debout?


FC, R-R et Variabilité de la FC (VFC)

Décubitus 8 min

Orthostatisme 7 min

R-R (ms)

FC (bpm)


Analyse visuelle de la courbe FC (bpm)


FC moyenne sur 5 mn

FC moyenne sur 5 mn

Diff. FC couché-debout Forme: nb de cycle/mn, régularité, amplitude

Forme: dérive de FC, amplitude, régularité, effondrements

VFC et énergie spectrale

Décubitus Orthostatisme

Transformée de Fourier

F.C

. (b

pm

)

F.C

. (b

pm

)

én

erg

ie s

pec

trale

(m

s²)

én

erg

ie s

pec

trale

(m

s²)

HF LF VLF HF LF VLF

Fréquence(Hz) Fréquence(Hz) 20


Analyse HRV individuelle

Test HRV du 27/01/10

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

COUCHE DEBOUT

én

erg

ie sp

ectr

ale

(m

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FC

(b

pm

)

LF

HF

FC

27/01/10 : Couché : niveau d'énergie globale (TP) en baisse nette, légère dominante LF (orthosympathique dominant) et FC (51,2 bpm) en augmentation. Debout : baisse nette du niveau d'activité totale et LF (orthosympathique) et FC normale mais qui augmente (64,96 bpm) . Bilan : début de situation de fatigue. Conseils : Insister sur les moyens de récupération stimulant l'énergie parasympatique (jacuzzi, massage parasympathique, alimentation riches en glucides lents, qualité du sommeil) et associer du travail d'explosivité alactique avec récupération complète afin d’améliorer le niveau d’activation debout.


Suivi de l’énergie spectrale

40

45

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55

60

65

70

75

80

0

1500

3000

4500

6000

7500

9000

10500

12000

13500

15000

FC

(b

pm

)

én

erg

ie s

pe

ctr

ale

(m

s²)

suivi HF, LF, FC couché

FC

LF

HF

40

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55

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75

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0

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6000

7000

8000

9000

10000

11000

COUCHE DEBOUT

FC

(b

pm

)

én

erg

ie sp

ectr

ale

(m

s²)

LF

HF

FC

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75

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110

115

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

FC

(b

pm

)

én

erg

ie s

pe

ctr

ale

(m

s²)

suivi HF, LF, FC debout FC

LF

HF


22


Suivi HRV d’un collectif

Très bonne activité neuro-végétative. Favorable à l'augmentation de la charge d'entraînement

bonne activité neuro-végétative. Normal. Pas de contre-indication, situation HRV normale

fatigue aiguë. Début de fatigue.Hypertonie orthosympathique (position couchée). Baisser la charge, ent. aérobie léger, jacuzzi, massage

fatigue chronique. Fatigue prononcée.Hypotonie para et ortho(position couchée). Baisser la charge, ent. aérobie léger, jacuzzi, massage, PRS,

sommeil ...fatigue aiguë ou chronique (+ ou - prononcée).Hypotonie orthosympathique (position debout). Baisser la charge, stimuler en explosivité (non lactique), massage des nocicepteurs...

fatigue chronique. Sur-entraînement. Hypertonie parasympathique (position couchée).Baisser la charge, stimuler en explosivité (non lactique), massage des nocicepteurs...

Hypertonie orthosympathique; FC stable. Pas de fatigue

23


Suivi VFC et entraînement d’une triathlète préparation JO Pékin

Schmitt & Millet, 2011 24


Suivi VFC couché: LF, HF, HR Nageur haut niveau

30

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4000

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14000

16000

18000

20000

6/4

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/11

21/4

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6/5

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16/5

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23/5

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26/5

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30/5

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17/6

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20/6

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21/6

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23/6

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24/6

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25/6

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1/7

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11/7

/11

14/7

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22/7

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26/9

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0/1

1

20/1

0/1

1

26/1

0/1

1

3/1

1/1

1

8/1

1/1

1

24/1

1/1

1

29/1

1/1

1

30/1

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1

2/1

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5/1

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8/1

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16/1

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30/1

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14/2

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29/2

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6/3

/12

12/3

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15/3

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19/3

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21/4

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27/4

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10/5

/12

15/5

/12

17/5

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4/6

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2/7

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13/7

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19/7

/12

21/7

/12

23/7

/12

FC

(b

pm

)

én

erg

ie s

pe

ctr

ale

(m

s²)

suivi HF, LF, FC couché FC

LF

HF

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75

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85

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0

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3500

4000

4500

5000

5500

6000

6/4

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28/4

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26/9

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0/1

1

20/1

0/1

1

26/1

0/1

1

3/1

1/1

1

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1/1

1

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1/1

1

29/1

1/1

1

30/1

2/1

1

2/1

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5/1

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8/1

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30/1

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29/2

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15/3

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21/4

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27/4

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10/5

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15/5

/12

17/5

/12

4/6

/12

2/7

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13/7

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19/7

/12

21/7

/12

23/7

/12

FC

(b

pm

)

én

erg

ie s

pe

ctr

ale

(m

s²)

suivi HF, LF, FC debout FC

LF

HF

= Problème


21/04/11

40

50

60

70

80

90

100

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

COUCHE DEBOUT

FC

(b

pm

)

én

erg

ie sp

ectr

ale

(m

s²)

Test HRV du 21/04/11 LF

HF

FC

21/04/11 : Stage en altitude au mexique

bpm); effet normal de l'altitude 43 .48: bon niveau d'énergie globale. Dominante orthosympathique et FC en hausse ( Couchéen début de stage.

bpm) en forte augmentation (pas normal).92 .96: activation sympathique très faible et FC (Debout : manque très net d'activation sympathique ce qui peut entraîner un manque de capacité à dégrader les substrats Bilan

énergétiques et donc un manque de puissance; début de fatigue de type hypotonie sympathique. baisser le volume aérobie et insister plus Il faudrait stimuler la réponse sympathique mais ne pas fatiguer , donc : : Conseils

sur la vitesse avec récupération complète. Eviter le W lactique.En PPG, faire du W de force vitesse (7 sec) avec récup complète (3 min). Massage plantaire des nocicepteurs (stimulation sympathique ) possible. (Les causes de fatigue sont très souvent plurielles : essayer de les diagnostiquer et les traiter).

Stress = décalage horaire + altitude + entraînement

19/03/2012

30

40

50

60

70

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100

0

2000

4000

6000

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10000

12000

14000

16000

18000

20000

COUCHE DEBOUT

FC

(b

pm

)

én

erg

ie sp

ectr

ale

(m

s²)


LF

HF

FC

19/03/12 : A 2 jours des chts de france.

bpm).44 ,54: bon niveau d'énergie globale, mais en baisse ; dominante sympathique (LF) ; FC en augmentation nette ( Couché bpm) en augmentation.47 ,87: niveau d'activation sympathique moyen et FC (Debout

hypertonie sympathique avec FC en augmentation ; possible début de fatigue ou réaction à des stress différents : Bilan combinés.

: jacuzzi, Soinset volume faible; 1 t : W aérobie de régénération, intensité < SLEntraînemen: calmer, relaxer : Conseils massages ; alimentation : riche en glucides lents, apports de BCAA associés. Si possible prise de gélules "preservation" le soir .

Stress = pression psychologique et médiatique + affûtage

18/07/2011

30

40

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0

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4000

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20000

COUCHE DEBOUT

FC

(b

pm

)

én

erg

ie sp

ectr

ale

(m

s²)


HF

FC

18/07/11 : à 1 semaine du début des chts du monde

bpm).85 ,39: très bon niveau d'énergie globale, en augmentation, dominante sympathique (LF); FC en baisse ( Couché bpm) un peu haute, stable.12 ,89: activation sympathique moyenne, en augmentation et FC (Debout

: situation d'hypertonie sympathique avec énergie globale élevée et FC basse: situation d'affûtage. Bilan : gérer la situation pour la conserver (propice à la performance) : donc charge d'entraînement modérée, associant W Conseils

aérobie facile et W de vitesse.

26/09/2011

26/09/11 : Après 4 semaines de reprise

bpm).60 ,44: très bon niveau d'énergie globale, dominante parasympathique (HF) nette ; FC basse ( Couché bpm) normale.82 ,73: bon niveau d'activation sympathique et FC (Debout

: très bon bilan .Bilan .indication; très bon bilan de reprise-: aucune contreConseils

30

40

50

60

70

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0

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18000

20000

COUCHE DEBOUT

FC

(b

pm

)

én

erg

ie sp

ectr

ale

(m

s²)


HF

FC

VFC et Fatigues



2013

Sujets, lieu et durée de l’étude

- Equipes de France de combiné nordique, biathlon et ski de fond

- nombre de tests : 1063 tests d’analyse de la variabilité de la fréquence cardiaque

- durée de l’étude : de 2004 à 2008

- sujets :57 athlètes de niveau international

- Lieu : Centre National de Ski Nordique, Prémanon


Caractéristiques des sujets

discipline

Sexe

Age (années)

Poids (kg)

Taille (cm)

VO2max (mL.min-1.kg-1)

Biathlon

10 H

22.6 ± 4.0

71.8 ± 5.2

180.2 ± 4.8

78.0 ± 5.0

Biathlon

19 F

23.7 ± 4.1

58.5 ± 6.1

167.4 ± 4.7

58.1 ± 4.4

Combiné

11 H

22.7 ± 4.3

63.4 ± 5.2

176.2 ± 5.5

67.7 ± 4.5

Ski de fond

6 H

20.4 ± 0.9

73.2 ± 2.7

183.0 ± 3.2

79.8 ± 3.2

Ski de fond

12 F

23.2 ± 3.7

58.0 ± 3.8

166.3 ± 2.6

56.6 ± 3.8

TOTAL

58

22.9 ± 3.9

62.9 ± 7.7

172.6 ± 7.6

65.1 ± 10.0

.


Protocole du test Principe : Tilt test actif

- Enregistrement de la FC (R-R) , matériel Suunto® (Memory Belt)

- 8 minutes couché suivi de 7 minutes debout sans bouger

- Température 20°, pas de bruit

- Lieu : laboratoire du CNSN, heure : toujours à 8h30 avant l’entraînement

- Pas de séances intensives (> SV2) dans les 2 jours qui précèdent le test

- Fatigue = QSFM score ≥ 20 /54


Protocole

May June July Aug. Sept. Nov. Dec. Jan. Feb. Mar. Oct. Apr.

General

training period

Specific

training period

Precompetitive

period Competitive period

recov.

Preparatory training period Competitive period Rec.

Th

eo

retical v

olu

me

of tr

ain

ing (

ho

urs

)

Strength

aerobic

Strength

aerobic

Interval

training

Strength

aerobic

Interval

training

altitude camps

Competitions

Rec.

Base HRV tests for Biathlon, Nordic Combined, Cross-country skiing

Possibilities of HRV tests for athletes in situation of fatigue


RESULTATS


QSFMS et HRV


HRV et fatigue couché et debout


Variance intra-sujet fatigue vs. non fatigue


hypertonie orthosympathique : FS+su

57 subjects, 1063 tests : No fatigue : n = 313 for 12 subjects

FS+su : n = 15 for 12 subjects

# P < 0.05

## P < 0.01 40



L’athlète est en fin de cycle de séances d’intervalle training : le système sympathique est stimulé et son activité est augmentée. La balance LF/HF montre une prédominance LF en position couchée; la FC est augmentée.


Délais de récupération

FS+DEC

Début de stage

Entraînement lactique Récup aérobie,

Int < SV1

R = 4 à 5 jours


hypotonie ortho et parasympathique : FS-P-su

57 subjects, 1063 tests : No Fatigue : n = 633 for 40 subjects

FS-P-su : n = 94 for 40 subjects

## P < 0.01

### P < 0.001 44



FP-S-DEC

Entraînement aérobie, intensité < SL (ou SV1)

Stage : charge importante,

Intervalle aérobie

Récup : int < SV1

R = 15 jours


hypertonie parasympathique : FP+su


FP+su : n = 12 for 6 subjects

# P < 0.05

## P < 0.01 48


Test VFC : 8’ couché - 7’ debout

Fatigue de type hypertonie parasympathique

Dérive de FC debout Variabilité très faible FC moyenne élevée (106 bpm)

Variabilité très élevée FC basse grande différence entre FC couché et debout = 59 bpm


VFC: analyse spectrale couché Fréquence respiratoire : 15 rpm VLF: 2322 ms² LF: 9475 ms² HF: 12464 ms² FC: 47 bpm

VFC: analyse spectrale debout VLF: 195 ms² LF: 117 ms² HF: 38 ms² FC: 105 bpm


Analyse spectrale


40

50

60

70

80

90

100

110

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

COUCHE DEBOUT

FC

(bpm

)

én

erg

ie

sp

ectr

ale

(m

s²)


HF

FC

Analyse fréquentielle: HF, LF et FC




FP +DEC

Fatigue très importante

Retour à la normale CE très réduit, aérobie léger et séquences anaérobies alactiques

R = 6 mois 52



FS-st : n = 51 for 33 subjects

hypotonie orthosympathique (orthostatisme) : FS-st

### P < 0.001


A: passage en position

couchée

B : stabilisation couché

Malaise vasoplégique

Hypotonie orthosympathique (en orthostatisme) problème de régulation des pressions périphériques


Malaise vasoplégique et VFC


Fatigue Hypotonie orthostatique

Le delta de FC entre couché et debout est élevé (=32 bpm), la TA artérielle debout est légèrement plus basse que couché. L’analyse HRV montre une activité orthosympathique très faible (233 ms²/Hz) en position debout.



FS -ORT

Début de stage

Altitude et ent. > SV2

CE très réduit, aérobie léger int < SV1 et séquences anaérobies alactiques

R = 11 jours


Nombre de types de fatigue et

%


SUPINE STANDING

FS+SU FP-S-

SU FP+SU FS-

ST

Biathlon W 4 (3) 37 (14) 1 (1) 14 (9)

7.1% 66.1% 1.8% 25%

Biathlon M 3 (2) 20 (8) 1 (1) 12 (6)

8.3% 35.7% 2.8% 33.3%

XC skiing W 1 (1) 11 (5) 9 (3) 12 (7)

3% 33.3% 27.3% 36.3%

XC skiing M 0 (0) 11 (3) 0 (0) 6 (4)

0% 64.7% 0.0% 35.3%

Nordic-C 7 (6) 15 (10) 1 (1) 7 (6)

23.3% 50% 3.3% 23.3%

W (n = 30) 5 (4) 48 (19) 10 (4) 28 (17)

M (n = 27) 10 (8) 46 (21) 2 (2) 23 (16)

All (n = 57) 15 (12) 94 (40) 12 (6) 51 (33)

8.7% 54.7% 6.9% 29.7%

Fatigue F HF+(ST)


30

40

50

60

70

80

90

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

COUCHE DEBOUT

FC

(b

pm

)

én

erg

ie sp

ectr

ale

(m

s²)


HF

FC

Fatigue F HF+(ST)


55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

6000

08/0

3/2

003

29/0

3/2

003

05/0

4/2

003

06/0

4/2

011

14/0

4/2

011

22/0

4/2

011

28/0

4/2

011

06/0

5/2

011

16/0

5/2

011

23/0

5/2

011

26/0

5/2

011

30/0

5/2

011

07/0

6/2

011

09/0

6/2

011

15/0

6/2

011

17/0

6/2

011

21/0

6/2

011

23/0

6/2

011

04/0

7/2

011

07/0

7/2

011

11/0

7/2

011

14/0

7/2

011

18/0

7/2

011

22/0

7/2

011

26/0

9/2

011

12/1

0/2

011

17/1

0/2

011

24/1

0/2

011

31/1

0/2

011

11/1

1/2

011

17/1

1/2

011

28/1

1/2

011

30/0

1/2

012

27/0

2/2

012

12/0

3/2

012

15/0

3/2

012

14/0

5/2

012

17/0

5/2

012

02/0

7/2

012

16/0

7/2

012

23/0

7/2

012

10/0

1/2

013

11/0

2/2

013

12/0

3/2

013

26/0

3/2

013

02/0

4/2

013

05/0

4/2

013

06/0

6/2

013

26/0

6/2

013

11/0

7/2

013

14/1

1/2

013

18/1

1/2

013

25/1

1/2

013

28/1

1/2

013

02/1

2/2

013

03/0

3/2

014

média

ne

FC

(b

pm

)

én

erg

ie s

pe

ctr

ale

(m

s²)

suivi HF, LF, FC debout

Types différents de fatigues synthèse

Types de fatigue

positions FC RMSSD LF+HF HF LF LF/HF

F HF-LF-(su st) SU - ST

F HF-LF+(su) SU

F HF+LF-(su) SU

F HF-LF-(st) ST

F HF+LF-(st) ST


Merci pour votre attention


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