Calcul VO2 max : comment s’y prendre

Découvrez tout sur le calcul du VO2max, indicateur de la performance aérobie. Cet article explore les méthodes pour mesurer et estimer votre VO2max, de l’analyse en laboratoire aux alternatives simples comme le Test de Cooper et les montres connectées. Obtenez des conseils pour choisir la méthode adaptée et comprendre l’impact du VO2max sur votre performance aérobie et votre progression.

Qu'est-ce que le VO2max ?

Le VO2max est un indicateur de la performance aérobie, représentant le volume maximal d'oxygène que le corps peut utiliser durant un exercice intense.

Que l’on parle de « le VO2max » pour désigner le volume ou de « la VO2max » pour évoquer la consommation d’oxygène, cet indicateur reste essentiel pour mesurer la capacité aérobie d’un athlète.

Qu’est-ce que la VO2max mesure exactement ?

Le VO2max mesure le volume maximal d'oxygène qu'une personne peut absorber, transporter, et utiliser pendant une activité physique intense, exprimé en millilitres d'oxygène par kilogramme de poids corporel et par minute (ml/kg/min).

Plus le VO2max est élevé, plus le corps est capable de fournir de l'énergie pour les efforts de longue durée.

De quoi dépend le VO2max ?

Les deux équations principales mises en avant dans l'étude de Millet et al. (2023) concernent le transport de l'oxygène dans le corps humain, et elles sont basées sur le principe de Fick et la loi de diffusion de Fick.

1. Principe de Fick pour le transport de l'oxygène

VO2=Q×(CaO2−CvO2), avec :

• VO2: consommation d'oxygène maximale, ou quantité d'oxygène utilisée par les muscles durant un effort intense.
• Q : débit cardiaque, soit le volume de sang pompé par le cœur par unité de temps.
• CaO2 : contenu artériel en oxygène, soit la concentration d'oxygène dans le sang artériel.
• CvO2 : contenu veineux moyen en oxygène, soit la concentration d'oxygène dans le sang veineux mélangé après que le sang ait circulé dans les muscles.

Cette équation indique que la consommation d'oxygène dépend du débit cardiaque et de la différence en oxygène entre le sang artériel et veineux. Plus le débit cardiaque et la différence artérioveineuse sont élevés, plus la consommation d'oxygène est élevée.

2. Loi de diffusion de Fick pour la diffusion de l'oxygène dans les muscles

VO2=DM×(PcapO2−PmitO2), avec :

• DM : capacité de diffusion musculaire, soit la capacité des muscles à transférer l'oxygène depuis les capillaires vers les cellules musculaires.
• PcapO2 : pression partielle moyenne en oxygène dans les capillaires, représentant la pression de l'oxygène dans le sang qui irrigue les muscles.
• PmitO2 : pression en oxygène dans la mitochondrie, généralement très faible, où l'oxygène est utilisé pour produire de l'énergie.

Cette équation montre que la capacité de diffusion musculaire et la différence de pression d’oxygène entre les capillaires et la mitochondrie influencent la quantité d’oxygène qui peut être transférée vers les muscles.

On peut dire que la consommation d'oxygène VO2, ou capacité des muscles à "brûler" de l'oxygène pour produire de l'énergie, dépend de deux grandes choses :

1. La quantité de sang riche en oxygène que le cœur envoie aux muscles (débit cardiaque et contenu en oxygène) : C'est un peu comme la vitesse de remplissage d'un réservoir d'essence pour une voiture. Plus le réservoir est rempli rapidement (ou plus le débit de carburant est grand), plus le moteur a de quoi fonctionner à plein régime.
   
   
2. La facilité avec laquelle les muscles eux-mêmes peuvent "attraper" et utiliser cet oxygène (capacité de diffusion et différence de pression d'oxygène entre les capillaires et les mitochondries) : Ici, c’est comme si les muscles étaient un moteur, et l’oxygène était l’essence qui passe de la pompe au moteur. Si le tuyau qui relie le réservoir au moteur est large et la pression est bonne, l’essence arrive en abondance, et le moteur peut tourner plus vite.

Donc, VO₂ dépend à la fois de la puissance de la pompe (le débit du cœur) et de la capacité du moteur à absorber le carburant (l'oxygène). Si l’un de ces deux éléments est limité – par exemple, un cœur qui ne pompe pas assez vite ou des muscles qui n’absorbent pas bien l’oxygène – alors la consommation maximale d’oxygène sera plus basse.

Pourquoi le VO2max est-il important pour les sportifs ?

Un VO2max élevé est un pré requis pour les performances en endurance.

L’oxygène permet de renouveler l’énergie dans le corps. Donc plus vous êtes capable d’en consommer, plus vous êtes capable de produire de l’énergie.

Comment se calcule le VO2max ?

Quelle est la méthode directe pour mesurer le VO2max ?

La méthode directe, considérée comme la plus précise, se déroule en laboratoire et utilise un équipement spécialisé pour analyser les échanges gazeux. Le test de VO2max se réalise souvent sur un tapis de course ou un ergomètre (vélo stationnaire), avec un masque respiratoire relié à un analyseur de gaz qui mesure l'oxygène consommé et le dioxyde de carbone expiré. Au cours de ce test, l'athlète effectue un effort progressif jusqu'à atteindre son intensité maximale, permettant ainsi d’obtenir une mesure précise de sa consommation d’oxygène maximale.

Équipements nécessaires pour la méthode directe :

• Ergomètre ou tapis de course pour moduler l'effort physique.
• Masque et analyseur de gaz pour évaluer la consommation d'oxygène et le volume d'air expiré

Comment calculer son VO2max avec des méthodes indirectes ?

Les méthodes indirectes sont des alternatives plus accessibles, ne nécessitant pas d’équipements sophistiqués.

• Test de Cooper : Le sportif court le plus longtemps possible pendant 12 minutes. La distance parcourue sert ensuite à estimer le VO2max à l’aide d’une formule :

  VO2max (ml/kg/min) = 22.351 × Distance (en km) − 11.288

Les résultats de l’étude de (Wiecha et al, 2023) montrent que les équations disponibles sont peu précises pour les athlètes, en raison de la variabilité des caractéristiques (âge, sexe, niveau de forme physique, type d'activité) et des protocoles de test.

Par exemple, les athlètes masculins utilisant un tapis roulant ont un VO2max plus élevé que ceux utilisant un vélo ergométrique, avec des variations significatives pour les athlètes de haut niveau. Les modèles prédictifs issus de cohortes athlétiques sont les plus précis, particulièrement celui de Petek pour les hommes et femmes sur tapis roulant, tandis que les modèles basés sur des populations générales surestiment ou sous-estiment souvent le VO2max selon le groupe.

Calcul du VO₂max selon le modèle de Petek

Pour les hommes et les femmes, les équations peuvent différer légèrement. Voici une forme simplifiée du modèle :

Pour les hommes :

VO₂max=(0.2*vitesse)+(0.9*inclinaison)+3.5

Pour les femmes :

VO₂max=((0.2*vitesse)+(0.9*inclinaison)+3,5)*0.85

Avec :

• Vitesse : La vitesse de course en mètres par minute (m/min). Vous pouvez la convertir depuis des unités de vitesse, par exemple en multipliant la vitesse en km/h par 16.67 (puisque 1 km/h = 16.67 m/min).
• Inclinaison : L'inclinaison du tapis roulant exprimée en pourcentage. Pour chaque 1 % d'inclinaison, vous augmentez le dénivelé et la demande d’oxygène.

Exemple :

Imaginons un homme qui court à une vitesse de 10 km/h (soit environ 166.7 m/min) sur un tapis incliné à 1 % :

1. Vitesse : 10km/h*16.67m/min=166.7m/min
2. Inclinaison : 1%

Calculons le VO₂max :

VO₂max=33.34+0.9+3.5=37.74ml/kg/min

Le VO₂max estimé serait donc de 37.74 ml/kg/min.

Remarques :

• Ce modèle peut ne pas tenir compte de toutes les variables individuelles, comme la condition physique ou d'autres facteurs physiologiques.
• Il est souvent préférable de réaliser un test en laboratoire pour obtenir des mesures plus précises du VO₂max.

Comparaison entre méthodes directe et indirectes :

Ces méthodes permettent d'estimer ou de mesurer le VO2max, en fonction des ressources disponibles et des objectifs de précision.

Comment calculer VO2max avec la fréquence cardiaque ?

Le calcul du VO2max à partir de la fréquence cardiaque repose sur une formule simple, basée sur la fréquence cardiaque maximale (FCmax) et la fréquence cardiaque au repos (FCrepos) :

VO2max = 15 x (FCmax / FCrepos)

Cette équation, mise en avant dans l’étude d’Aboshkair et Nuaimy (2024), propose une approche accessible et pratique pour estimer la VO2max sans avoir recours à des tests intensifs en laboratoire.

L’intérêt de cette formule réside dans sa simplicité et sa capacité à fournir une estimation raisonnable du VO2max, même si elle reste moins précise que les tests en laboratoire.

Cette méthode peut être utilisée comme référence pour les sportifs qui souhaitent suivre leurs progrès en endurance ou en performance cardiovasculaire, sans équipement complexe.

Quels sont les tests pour calculer son VO2max à domicile ?

Peut-on calculer son VO2max avec une montre connectée ?

Les montres connectées, comme celles de Garmin ou Polar, intègrent aujourd’hui des algorithmes capables d’estimer le VO2max. Ces montres se basent sur les données de fréquence cardiaque, la vitesse, la distance parcourue et d’autres facteurs pour fournir une estimation personnalisée.

Bien que pratique, cette méthode comporte certaines marges d'erreur, notamment en raison des variations individuelles de fréquence cardiaque et de la précision variable des capteurs optiques. Il est recommandé de considérer ces mesures comme des estimations et de les utiliser pour suivre des tendances générales plutôt que pour obtenir une valeur exacte.

Comment utiliser le Test de Cooper pour estimer son VO2max ?

Le Test de Cooper est une méthode populaire et simple pour estimer le VO2max en courant sur une distance maximale en 12 minutes. Ce test indirect, conçu pour évaluer la condition aérobie, se base sur la formule suivante :

VO2max (ml/kg/min) = 22.351 × Distance (en km) − 11.288

Toutefois, l’efficacité de cette formule varie selon les populations. Une étude menée par Bandyopadhyay (2014) a examiné la précision du Test de Cooper pour estimer le VO2max chez des étudiants masculins sédentaires de l’université de Calcutta. L’étude a révélé une différence notable entre la VO2max estimée par le Test de Cooper et celle mesurée directement en laboratoire, indiquant que l’équation initiale n’était pas adaptée à cette population.

Pour mieux correspondre aux spécificités de ces participants, une nouvelle formule de calcul a été développée et validée, offrant une précision accrue avec une marge d’erreur inférieure à 5 % :

VO2max (ml/kg/min) = 21.01 × Distance (en km) − 11.04

Cette nouvelle équation a montré une corrélation significative avec la mesure directe de la VO2max (r = 0,93), faisant d’elle un outil plus fiable pour les jeunes hommes sédentaires en Inde.

En conclusion, le Test de Cooper reste une méthode accessible pour estimer la VO2max, mais il est important de prendre en compte les différences de précision selon les populations et d’utiliser les formules adaptées, surtout pour les athlètes ou les profils sédentaires spécifiques.

Quelle est une bonne VO2max ?

Quelle est la valeur moyenne de VO2max en fonction de l’âge et du sexe ?

Le VO2max varie en fonction de l'âge et du sexe, avec des valeurs généralement plus élevées chez les hommes que chez les femmes en raison de différences physiologiques. De plus, le VO2max diminue naturellement avec l'âge.

Voici un tableau récapitulatif des valeurs moyennes de VO2max pour différentes tranches d'âge et pour les hommes et les femmes :

Ces valeurs sont indicatives et peuvent varier en fonction de nombreux facteurs, y compris le niveau d'activité, la santé générale et la génétique.

Quelle est une bonne VO2max pour un athlète ?

Une "bonne" VO2max pour un athlète dépend de son niveau d'entraînement et de la discipline pratiquée. Par exemple, les athlètes professionnels dans des sports d’endurance comme la course à pied, le cyclisme ou le triathlon affichent souvent des VO2max nettement plus élevés que les sportifs amateurs.

• Sportifs amateurs : un coureur ou cycliste amateur peut présenter un VO2max entre 50 et 60 ml/kg/min pour les hommes, et entre 40 et 50 ml/kg/min pour les femmes, ce qui témoigne d'une bonne condition physique.
• Athlètes d’élite : les athlètes de haut niveau peuvent atteindre des VO2max de 70 à 85 ml/kg/min chez les hommes et de 60 à 70 ml/kg/min chez les femmes. Ces valeurs sont souvent observées chez des triathlètes professionnels ou des marathoniens, qui s’entraînent de manière intensive pour optimiser leur consommation d'oxygène et leur endurance.

Ces valeurs montrent l’impact de la discipline et du niveau d'entraînement sur le VO2max, faisant de ce dernier un indicateur de performance déterminant pour les sports d'endurance.

Pour en savoir plus sur la combinaison vélo/course à pied, rendez-vous sur l’article : Combiner vélo et course à pied : entrainement et résultats

Tableaux présentants les normes de VO2max chez les femmes et chez les hommes en fonction de l’âge utilisés dans l’étude de Aboshkair & Nuaimy (2024).

Comment améliorer son VO2max ?

Quels types d'entraînement sont efficaces pour augmenter le VO2max ?

Pour améliorer le VO2max, plusieurs types d'entraînement se sont révélés efficaces, chacun ayant ses propres caractéristiques et bénéfices. Selon l'étude de Festiawan et al. (2021), 3 méthodes d'entraînement ont été mises en avant : l'entraînement par intervalles à haute intensité (HIIT), l'entraînement Fartlek et l'entraînement circuit d'Oregon.

1. Entraînement par intervalles à haute intensité (HIIT)

L'entraînement HIIT consiste à alterner entre des périodes d'effort intense et des périodes de récupération. Cette méthode s'est montrée très efficace pour augmenter le VO2max, avec une augmentation significative de 40,68 % chez les participants. Le HIIT stimule les adaptations cardiovasculaires et musculaires nécessaires pour une meilleure utilisation de l'oxygène, rendant cette méthode particulièrement recommandée pour ceux qui souhaitent optimiser leur capacité aérobie en un minimum de temps.

2. Entraînement Fartlek

Le Fartlek, qui signifie "jeu de vitesse" en suédois, combine des périodes d'effort rapide et des phases de récupération à un rythme modéré. Ce type d'entraînement permet de travailler à différentes intensités tout en ajoutant une dimension ludique à la course. Les résultats de l'étude indiquent que le Fartlek a également un effet significatif sur l'augmentation du VO2max, bien que ses résultats soient comparables à ceux du HIIT.

3. Entraînement circuit d'Oregon

L'entraînement circuit d'Oregon se compose de divers exercices de résistance et d'endurance, souvent réalisés en succession rapide. Bien que l'étude ait montré une amélioration significative du VO2max avec ce type d'entraînement, l'augmentation était moins prononcée que celle observée avec le HIIT. Néanmoins, il reste une méthode valable, surtout pour les athlètes cherchant à allier force et endurance.

En résumé, les 3 types d'entraînement étudiés – HIIT, Fartlek et entraînement circuit d'Oregon – sont efficaces pour augmenter le VO2max. Cependant, le HIIT s'est distingué par son efficacité supérieure, offrant une méthode dynamique pour optimiser la capacité aérobie. Il est donc conseillé aux sportifs, qu'ils soient amateurs ou professionnels, d'intégrer ces types d'entraînement dans leur programme de préparation pour maximiser leurs performances.

Pour savoir comment progresser en course à pied rendez-vous sur l’article suivant : Comment progresser en course à pied ?

Quels sont les records de VO2max ?

Quel est le record mondial de VO2max chez les hommes et les femmes ?

En sport, des valeurs exceptionnelles de VO2 max sont observées chez des athlètes d'endurance, avec des chiffres absolus plus élevés chez les rameurs et skieurs, et des valeurs relatives élevées chez les athlètes de ski de fond (Millet et al, 2023).

Les records de VO2max enregistrés appartiennent principalement aux athlètes des sports d’endurance, qui possèdent des valeurs exceptionnellement élevées grâce à des capacités aérobiques optimales. Chez les hommes, le skieur norvégien Bjørn Dæhlie est souvent cité pour sa VO2max record de 96 ml/kg/min, bien que d'autres mesures varient selon les sources. Quant à Kilian Jornet, le célèbre ultra-trail runner, il atteint des valeurs de 92 ml/kg/min, plaçant également son VO2max parmi les plus élevées observées.

Pour les femmes, les VO2max les plus élevées enregistrées se situent autour de 77 ml/kg/min, comme celles observées chez certaines skieuses de fond d'élite. Bien que moins documenté, ce niveau exceptionnel est souvent atteint dans les sports de haut niveau qui demandent des capacités aérobies maximales.

Quelles sont les disciplines sportives avec les VO2max les plus élevées ?

Les disciplines sportives qui exigent un fort développement de l'endurance tendent à présenter les VO2max les plus élevés :

• Ski de fond : Sport intense en oxygène, il est fréquent d’observer des VO2max très élevées (70-90 ml/kg/min chez les professionnels) en raison de l'engagement simultané de nombreux groupes musculaires.
• Cyclisme : Les cyclistes d’élite, en particulier les grimpeurs, montrent des VO2max de 80 à 90 ml/kg/min, car l'endurance à haute intensité est essentielle dans cette discipline.
• Triathlon : Les triathlètes de haut niveau, devant exceller dans trois sports d’endurance, affichent des VO2max très élevés pour maintenir des efforts prolongés sur de longues distances.

Ces sports favorisent des adaptations physiologiques permettant aux athlètes d’utiliser un maximum d’oxygène pendant l’effort.

Existe-t-il un lien entre VO2max et VMA ?

Qu’est-ce que la VMA (Vitesse Maximale Aérobie) ?

La VMA, ou Vitesse Maximale Aérobie, est la vitesse de course à laquelle un athlète atteint sa consommation maximale d'oxygène (VO2max). Elle correspond donc à l’intensité la plus élevée qu’un sportif peut soutenir pendant quelques minutes (environ 6 à 7 minutes pour les athlètes entraînés). La VMA est un indicateur clé en course à pied, notamment pour établir les intensités d’entraînement et évaluer la performance aérobie d’un sportif.

Comment le VO2max et la VMA sont-ils liés ?

Le VO2max et la VMA sont étroitement liés, bien que distincts : le VO2max mesure la capacité de consommation d’oxygène, tandis que la VMA indique la vitesse à laquelle cette consommation maximale est atteinte.

Plus un athlète possède un VO2max élevé, plus il est susceptible d’atteindre une VMA élevée, améliorant sa capacité à courir vite tout en optimisant l’endurance. Cependant, d’autres facteurs comme l’économie de course et la technique de mouvement influencent aussi la VMA, et donc les performances, en particulier pour les sports nécessitant une grande maîtrise du rythme de course.

Pour les sportifs, combiner des entraînements qui développent le VO2max et la VMA est essentiel pour progresser, car cela augmente la capacité d’effort soutenu à des vitesses élevées, un atout majeur dans les sports d’endurance.

• Test de la VMA (Vitesse Maximale Aérobie) : Ce test mesure la vitesse maximale atteinte en course sur une distance donnée. La VMA obtenue permet de calculer le VO2max, souvent selon la formule :

  VO2max=3.5×VMA

  
  

  
  

  
  

Foire aux questions (FAQ)

Peut-on calculer son VO2max sans équipement spécifique ?

Oui, il est tout à fait possible de calculer son VO2max sans équipement spécifique en utilisant des méthodes indirectes. L'une des méthodes les plus accessibles est le Test de Cooper, qui consiste à courir pendant 12 minutes et à mesurer la distance parcourue. Ce test nécessite peu de matériel et peut être effectué sur n'importe quelle surface plane, ce qui en fait une option idéale pour ceux qui souhaitent estimer leur VO2max à domicile.

Comment savoir si mon VO2max est bon pour mon âge ?

Pour évaluer si votre VO2max est bon par rapport à votre âge, vous pouvez vous référer au tableau des valeurs moyennes de VO2max dans cet article ****qui varie en fonction de l'âge et du sexe. Ces tableaux fournissent des indications sur les niveaux de VO2max considérés comme moyens, bons ou excellents pour chaque tranche d'âge et sexe. Cela vous permettra de situer votre performance par rapport à d'autres personnes de votre groupe d'âge.

Combien de temps faut-il pour améliorer son VO2max ?

En général, il faut compter environ 6 à 8 semaines d'entraînement régulier et intensif pour observer une amélioration significative de son VO2max. L'intégration de séances d'entraînement variées, comme le HIIT, le Fartlek et d'autres méthodes d'endurance, peut accélérer ce processus. Toutefois, les résultats peuvent varier en fonction de la condition physique initiale, de l'intensité de l'entraînement et de la régularité des séances.

RÉFÉRENCES

Aboshkair, K. A., & Nuaimy, S. M. A. (2024). Does age, sex, and body mass index (BMI) affect the maximum capacity for oxygen consumption (VO2MAX) in university students ? Journal Of Social Science, 1(2), 37‑44.

Bandyopadhyay, A. (2014). Validity of Cooper’s 12-minute run test for estimation of maximum oxygen uptake in male university students. Biology Of Sport, 32(1), 59‑63.

Festiawan, R., Hoi, L. B., Siswantoyo, N., Ngadiman, N., Kusuma, I. J., Heza, F. N., Wahono, B. S., Wijayanto, A., & Sumartiningsih, S. (2021). HIGH-INTENSITY INTERVAL TRAINING, FARTLEK TRAINING & ; OREGON CIRCUIT TRAINING : WHAT ARE THE BEST EXERCISES TO INCREASE VO2 MAX ? Medicine & Public Health, 24(03).

Millet, G., Burtscher, J., Bourdillon, N., Manferdelli, G., Burtscher, M., & Sandbakk, Ø. (2023). The VO2Max Legacy of Hill and Lupton (1923)—100 years on. International Journal Of Sports Physiology And Performance, 18(11), 1362‑1365.

Wiecha, S., Kasiak, P. S., Cieśliński, I., Takken, T., Palka, T., Knechtle, B., Nikolaidis, P. Τ., Małek, Ł. A., Postuła, M., Mamcarz, A., & Śliż, D. (2023). External validation of VO2max prediction models based on recreational and elite endurance athletes. PLoS ONE, 18(1), e0280897.