Au cours d'une AP intense et prolongée, l'endurance musculaire des voies respiratoires diminue en réponse à l'augmentation du travail des muscles respiratoires et à la dyspnée d’effort.
Ceci induit une fatigue des muscles respiratoires (= MR) et réduit la fonction respiratoire, ce qui se traduit par une diminution de l'endurance respiratoire. Cette réduction de l'activité respiratoire pourrait être liée à l'activation du mécanisme de réflexe métabolique respiratoire (= MRMR). L'activation du mécanisme de réflexe métabolique respiratoire est initiée par la fatigue des MR liés à l’effort. Ceci induit de par les voies afférentes une réponse vasoconstrictrice sympathique dans la musculature périphérique locomotrice qui intensifie la fatigue des muscles actifs et augmente la perception de l'effort. Cette réponse contribue à une limitation de l'endurance liée à l'exercice aérobique intense. De plus, la fatigue respiratoire empêche les MR d'atteindre une pression pleurale adéquate, ce qui constitue un facteur limitant d’endurance, en particulier dans les disciplines qui requièrent une résistance aérobique.
Le renforcement des muscles impliqués dans la respiration serait une alternative afin de diminuer la fatigue de ces derniers lors de l’AP. Il a été suggéré que le travail des muscles inspirateurs pourrait être amélioré par : une hypertrophie du diaphragme, augmentation du flux sanguin vers les muscles locomoteurs, diminution du flux sanguin subjectif, réduction de la fatigue, diminution de la dyspnée, augmentation de l'efficacité et de l'endurance respiratoire, modification de la composition des fibres musculaires de type I et augmentation des fibres de type II dans les muscles intercostaux, optimisation du contrôle neuro-moteur dans les muscles respiratoires mineurs et une plus grande économie des muscles respiratoires.
Effet de l’entrainement respiratoire sur les pressions respiratoires maximale
En ce qui concerne la ventilation pulmonaire, il a été prouvé qu'après des exercices physiques aérobiques intenses et/ou de longue durée, des diminutions significatives de la pression inspiratoire maximale (= PIM) et de la pression expiratoire maximale (= PEM) se produisent en raison de la réduction de la force et de l'endurance des MR. Ces facteurs respiratoires limitent les performances des athlètes, et l’entrainement des muscles inspirateurs (= EMI) serait donc bénéfique.
La PIM évalue principalement la force diaphragmatique. Les résultats de la méta-analyse de Fernández-Lázaro et al.,a montré que l'EMI avec un appareil de type PowerBreath produit une amélioration significative de la PIM, ce qui pourrait conduire à des améliorations de la capacité oxydative du diaphragme et à une augmentation de la force qui implique une plus grande résistance à la fatigue. Certains auteurs suggèrent que l'amélioration de l'endurance est déterminée par des changements supérieurs à 25 % de la PIM après l'EMI. Cependant, cela n'a été affirmé que dans la moitié des études analysées par Fernández-Lázaro et coll. où les chercheurs ont obtenu des améliorations de la PIM comprises entre 26 et 54 %. Les trois études restantes, dont les améliorations de la PIM se situaient entre 6,8 et 21,5 %, ont également obtenu des améliorations de l'endurance.
Cela signifie que l'ampleur de la modification de la PIM n'est pas le seul moyen d'obtenir une amélioration des performances. Le niveau d'intensité de la résistance inspiratoire de l’EMI pourrait être une autre méthode permettant d'obtenir des améliorations. Toutes les études analysées ont utilisé des niveaux de résistance supérieurs à 15% de la PIM. Il convient de souligner que les gains les plus importants en termes de PIM (54 %) ont été obtenus dans le cadre de programmes de longue durée (12 semaines).
La PEM évalue la force des muscles respiratoires intercostaux et abdominaux. Hartz et coll. ont observé des augmentations (23 %) de la PEM liées à l'amélioration de l'endurance aérobie et des augmentations significatives du volume maximal d'oxygène (VO2 max) chez les joueurs de handball après 12 semaines d’EMI.
De même, Griffiths et coll. ont détecté des améliorations de la VO2max, ainsi que de la capacité anaérobique, après des augmentations de la PEM (31%) après 4 semaines d'entraînement avec des professionnels de l’aviron.
Par conséquent, l’EMI pourrait conduire à une plus grande force musculaire dans les muscles intercostaux et/ou abdominaux, générant une contraction soutenue pendant l'exercice, permettant ainsi une ventilation suffisante et augmentant l'efficacité des MR. Cela permet une plus grande résistance à la fatigue tout au long de la pratique de l’activité physique en réduisant l'apport d'O2 aux muscles intercostaux et/ou abdominaux pendant l'exercice.
En conséquence, les augmentations, même lorsqu'elles ne sont pas significatives (23 à 31 % de la PEM) semblent montrer une efficacité dans l'obtention d'augmentations de l'endurance aérobie. Lorsqu'elles sont supérieures à 31%, ces augmentations pourraient conduire à une amélioration de l'endurance aérobie et anaérobie.
Application de PowerBreath® (PwB) en tant que variable d’entrainement dans le domaine du sport
Les performances lors de l’AP sont limitées en raison de la fonction musculaire respiratoire durant la pratique d'exercices sous-maximaux prolongés et d'exercices maximaux courts qui produisent de la fatigue chez les MR. Il est démontré que les MR peuvent être entraînés par des méthodes d'entraînement spécifiques, telles que l’EMI utilisant un appareil de type PwB.
Dans la méta-analyse de Fernández-Lázaro et coll., diverses réponses aux paramètres respiratoires comme la PIM, la PEM, la VO2max, la concentration en Lactate ont été rapportées comme améliorés.
Des sports tels que le handball, l'aviron, le cyclisme, l'athlétisme et le football exigent le maintien de niveaux d'intensité élevés pendant de longues périodes et l'augmentation de la force dans les MR après l'EMI peuvent donc conduire à une plus grande résistance à la fatigue caractéristique des MR, ce qui pourrait être efficace en termes d'acquisition d'une endurance physique nette. De plus, l'augmentation de la force de ces MR permettrait de satisfaire la demande ventilatoire, qui est le seul moyen d'éliminer la production métabolique excessive de CO2 lors d'une activité physique. Si cette demande n’est pas respectée, cela pourrait entraîner une accumulation de CO2 dans le sang et des tissus, déclenchant une acidose métabolique et, par conséquent, la dégradation de la musculature squelettique et respiratoire.
Il a été estimé que l'augmentation de la force commence à partir d'une augmentation de 15% de la PIM. Cependant, Edwards et coll., qui a obtenu une amélioration significative de la PIM chez les athlètes de 6,8% après l’EMI, a retrouvé des bénéfices significatifs lors d’un test sur 5000 m. Ceci complique l'interprétation des améliorations, en rendant difficile la possibilité d’établir un seuil d'amélioration de la PIM. Néanmoins, l'utilisation d'une résistance fixe lors de l’EMI ≥ 15% de la PIM avec un PwB induit des ajustements positifs dans la PIM, qui pourraient être directement liés aux améliorations globales de l'endurance.
En ce qui concerne le cycle de travail de l’EMI, les améliorations les plus importantes en pourcentage de la PIM (54%) ont été produites après une période de 12 semaines, même si des améliorations significatives de la PIM ont été observées après 4 semaines. Les améliorations substantielles de la VO2max ont été atteintes à partir de 6 semaines, avec des augmentations de la PIM ≥ 21,5% après l'EMI. Une réduction considérable de la concentration de Lactate a été détectée après 4 semaines d'EMI, avec des augmentations de la PIM ≥ 6,8 %.
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Source :
Fernández-Lázaro, D., Gallego-Gallego, D., Corchete, L. A., Fernández Zoppino, D., González-Bernal, J. J., García Gómez, B., & Mielgo-Ayuso, J. (2021). Inspiratory Muscle Training Program Using the PowerBreath®: Does It Have Ergogenic Potential for Respiratory and/or Athletic Performance? A Systematic Review with Meta-Analysis.International journal of environmental research and public health, 18(13), 6703. Article sous Creative Commons Attribution license (CC-BY).
