Avec la popularisation des ceintures de fréquence cardiaque, de plus en plus de sportifs prêtent attention à cette mesure physiologique. Mais qu’en est-il de la fréquence cardiaque maximale? Quel est le meilleur moyen de calculer (ou de mesurer) sa FCmax? Et est-ce possible de faire augmenter sa fréquence cardiaque maximale avec l’entraînement? La réponse à cette dernière question te surprendra sans doute.

Dans cet article je vais passer en revue ce que l’on sait de la fréquence cardiaque maximale à l’effort. Je vais également partager avec toi différentes données que j’ai collecter ces dernières années durant mes profilages physiologiques. En lisant cet article, tu comprendras tout ce qu’il faut savoir sur la fréquence cardiaque maximale et son utilité pour l’entraînement.

Commençons avec les bases.

Pourquoi la Fréquence Cardiaque Augmente à l’Effort?

Le coeur est un muscle qui permet (entre autre) de faire circuler le sang dans notre organisme. Le sang chargé en CO2 (dioxide de carbone) revient vers le coeur par les veines. Il est ensuite chargé en oxygène (et déchargé de son CO2) dans les capillaires pulmonaire. Le sang oxygéné est finalement propulsé vers les muscles et les organes par le ventricule gauche.

Lors d’un effort physique, la consommation d’oxygène par les muscles augmente. Le corps fait monter la fréquence cardiaque pour répondre à cette demande croissante en O2. L’augmentation de la fréquence cardiaque à l’effort survient notamment par une stimulation du système nerveux sympathique.

La fréquence cardiaque maximale est mesurée en battements par minute (abrévié “bpm”).

Influences sur l’Augmentation de la Fréquence Cardiaque

Plusieurs facteurs internes et externes impactent directement la fréquence cardiaque à l’effort.

Si tu t’entraînes dans un environnement chaud, ta FC sera plus haute que d’habitude. Ton corps utilise le sang pour transporter l’oxygène mais également pour dissiper la chaleur interne. En présence de températures élevées, ton organisme redirige une partie du sang vers la peau pour faire baisser ta température corporelle.

L’altitude est un autre facteur externe qui influence ta fréquence cardiaque au repos comme durant le sport. Lorsque tu te trouves en altitude, l’oxygène disponible dans l’air est bien plus bas qu’au niveau de la mer. De ce fait, ton corps augmente sa fréquence cardiaque afin d’alimenter les muscles et les organes avec l’oxygène nécessaire.

Si tu es malade, il est commun de mesurer des fréquences cardiaques plus élevées que la normale. Dans ce cas, l’inflammation ainsi que la température corporelle élevée semblent être la cause d’une FC élevée.

La déshydration est un autre phénomène qui engendre une augmentation de la FC. Cela est du à la baisse du volume plasmique (et donc du volume sanguin), ce qui requiert le coeur de travailler plus fort pour une charge donnée.

Tu comprends maintenant les différents mécanismes qui font augmenter la fréquence cardiaque. À présent, voyons si il existe un lien direct entre la fréquence cardiaque maximale et la performance sportive.

Fréquence Cardiaque Max & Performance Sportive

Contrairement à la croyance populaire, une fréquence cardiaque maximale élevée n’est pas associées à de meilleures performances sportives. Il semblerait que ce soit même le contraire.

Dans une étude de l’an 2000, Zavorsky explique qu’avec l’augmentation de la condition physique (VO2max), la FCmax semble diminuer. Et ce jusqu’à 7%. Cela peut être expliqué par le fait que l’entraînement d’endurance augment le volume du plasma sanguin. Plus il y a de sang dans l’organisme, plus le coeur se rempli avant chaque battement (”pré-charge ventriculaire”) et plus il peut éjecter de sang à chaque battement. Si le coeur éjecte plus de sang à chaque battement, il battra moins vite (pour un volume total donné).

Equation du débit cardiaque Q = FC x VES

Q = Débit Cardiaque || FC = Fréquence Cardiaque || VES = Volume d’Éjection Systolique

Dans une étude récente comparant des données en cyclisme et en course à pied, Kasiak et al. observent que les sujets sédentaires expriment en moyenne une fréquence cardiaque maximale plus basse que les sujets entraînés.

Différentes FCmax Entre Homme & Femme

Dans une étude conduite en 2014 avec plus de 37’000 sujets, les chercheurs ont montré que les hommes avaient une FCmax plus élevée que les femmes (3 battements de différence en moyenne).

J’ai pu également observer cette légère différence dans les résultats des profilages physiologiques. Note que la démographique illustrée dans mes données est essentiellement composée de compétiteurs de CrossFitⓇ évalués sur un BikeErg à l’aide du Protocole 41.

Fréquence Cardiaque Maximale en Fonction de l’Age

La fréquence cardiaque maximale tend à baisser de manière linéaire avec l’age. Cela dit, il existe une grande variation de FCmax d’une personne à l’autre. Il semblerait que la FCmax des femmes baisse plus lentement que celle des hommes au cours des années.

Avant de parler des différentes façons de mesurer une fréquence cardiaque maximale à l’effort, voyons quels calculs existent pour déterminer une FCmax théorique.

Comment Calculer sa Fréquence Cardiaque Maximum?

Les calculs pour déterminer la fréquence cardiaque maximal (estimée) on un avantage incontestable: Ils permettent d’obtenir une valeur de référence pour les individus qui ne sont pas en mesure d’effectuer un effort maximal.

La formule la plus connue pour estimer la FCmax d’un individu est la suivante:

220 – l’age

D’après mes recherches dans la literature scientifique, il semblerait que cette équation n’ait pas de source définie. Elle viendrait potentiellement d’une étude de 1971 mais ce lien reste incertain.

Alors qu’elle semble bien correspondre à la moyenne des valeurs de FCmax mesurées, cette équation comprend une marge d’erreur considérable (plus ou moins 15 battement). Si on se réfère au graphique un peu plus haut, on voit qu’une grande partie des points s’éloigne considérablement de la moyenne (ligne noir).

Pour prendre un exemple concret, la fréquence cardiaque maximale théorique d’un individu de 40 ans est 180bpm (220 – 40 = 180). Cependant, les valeurs mesurées s’étendent entre 158 et 205 battements par minute. Cette marge d’erreur est bien trop importante pour être utilisée en pratique.

Y aurait-il alors de meilleures formules pour calculer la FCmax avec plus de précision?

Il existe des dizaines de formules alternatives pour calculer la fréquence cardiaque maximale d’un individu. Je pourrais te les détailler ici, mais je pense qu’il est plus sage d’aller droit à la conclusion de Robergs et al dans leur revue de 2002:

“Actuellement, il n’existe pas de méthode acceptable pour estimer la FCmax.”

Nous reviendrons plus tard sur l’intérêt (ou non??) d’estimer la fréquence cardiaque max afin de définir des zones d’entraînement cardiaques.

Mais avant cela, voyons quels tests de terrain permettent de mesurer directement la plus haute fréquence cardiaque possible.

Protocoles pour Mesurer sa Fréquence Cardiaque Maximale

Il n’existe pas à l’heure actuelle de protocole spécifique pour mesurer le rythme cardiaque maximal à l’effort.

Lorsque l’on souhaite mesurer sa fréquence cardiaque maximum, il faut remplir au moins deux conditions:

• Être dans un état de forme/santé qui nous permette d’effectuer un effort maximal
• Choisir un test qui soit assez long et/on intense pour provoquer une FCmax.

Tant que l’on est en bonne santé, on peut donc utiliser une multitude de tests pour mesures sa fréquence cardiaque maximum. On peut par exemple employer un test VAMEVAL, un test Cooper ou 1/2 Cooper en course à pied, ou encore un test FTP (20 minutes) à vélo.

Pour ma part, j’effectue mes évaluations avec le Protocole 41 afin de pouvoir mesurer les seuils au lactate, la fréquence cardiaque, la consommation en oxygène (VO2) ainsi que l’oxymétrie musculaire. Avec ce protocole, je peux mesurer la fréquence cardiaque moyenne à chaque palier ainsi que la fréquence cardiaque max sur le dernier palier complété.

Il est intéressant de noter que pour un même individu, différentes modalités engendrerons différentes mesures de fréquence cardiaque max. Voyons cela dans la prochaine partie de l’article.

Fréquence Cardiaque Max par Sport

La fréquence cardiaque diffère selon l’activité sportive pour plusieurs raisons.

En premier lieu, la position du corps dans l’espace joue un rôle important. On peut prendre l’exemple de la course à pied et de la natation. En course à pied, le corps est à la verticale alors qu’en natation, le corps est complètement à l’horizontale. Tu peux faire le test toi-même: Couches-toi sur ton lit et mesures ta fréquence cardiaque pendant 60 secondes. Ensuite relèves-toi et mesures ta FC debout. Tu vois la différence?

Ensuite, il faut savoir que la masse musculaire impliquée dans chaque activité est différente. Plus il y a de masse musculaire recrutée, plus la fréquence cardiaque devra monter pour alimenter ces tissues en oxygène.

Et finalement, il faut prendre compte le type de contraction musculaire selon l’activité physique. En course à pied, chaque foulée produit un impact que l’on doit absorber. Les contractions musculaires ont donc une part excentrique importante. À l’inverse, le vélo n’a pas de phase excentrique et l’absence d’impacts change considérablement les contraintes musculaires et donc cardiaques.

En général, on peut considérer qu’un individui atteindra sa fréquence cardiaque maximale la plus haute en course à pied. Sa FCmax à vélo sera légèrement plus basse, et le rythme cardiaque maximum à la nage sera encore plus bas que celui à vélo.

Il y a cependant des exceptions. Dans le cas d’une cycliste de haut niveau, il est fort probable que sa FCmax à vélo soit plus élevée que sa fréquence maximale en course à pied. Le niveau d’entraînement de la personne sur une modalité donnée est donc également à prendre en compte.

Voyons maintenant en quoi la fréquence cardiaque maximum peut être utile.

La FC Maximale pour Déterminer les Zones d’Entraînement

La fréquence cardiaque maximale est principalement utilisées pour déterminer des zones d’entraînement cardiaques. Ces zones permettent d’individualiser les entraînements et d’éviter de s’entraîner à des intensités qui ne seraient pas en ligne avec nos objectifs.

Il y a cependant un gros problème avec cette approche.

La plupart des gens déterminent leurs zones d’entraînements selon des pourcentages fixes de leur FCmax (calculée ou mesurée). Et tout comme il existe une marge d’erreur importante sur le calcul de FCmax, il en va de même pour les pourcentages de FCmax aux différentes zones.

Le graphique ci-dessous illustre la distribution du seuil 1 en pourcentage de FCmax (mesurée). Le seuil 1 marque la transition entre la Zone 2 et la Zone 3. On voit en effet que la moyenne tombe tout juste à 70% de FCmax, ce qui est communément utilisé lors des calculs de zones. Mais on voit également qu’il y a une large variation en dessous et en dessus de 70% pour l’endurance fondamentale.

Une Alternative aux Pourcentages de Fréquence Cardiaque Max

En l’absence de données physiologiques nous permettant de déterminer rigoureusement les deux seuils, je recommande l’utilisation de la Perception de l’Effort (RPE en anglais) pour estimer les zones. Cette approche demande une bonne écoute de soi et n’est malheureusement pas enseignée à tout le monde.

Saches que c’est une qualité importante qui t’apportera énormément dans ta pratique sportive. Dans un monde dominé par les datas et les gadgets, savoir quantifier et gérer un effort s’apparente presque à un super-pouvoir!

Avant de terminer cet article, je souhaite aborder un phénomène que j’ai pu observer à plusieurs reprises. Je parle ici de l’augmentation de la FCmax avec l’entraînement..

Faire Augmenter sa Fréquence Cardiaque Maximale: Est-ce Possible?

A priori, la FCmax n’est pas une valeur que l’on peut influencer directement. MAIS au travers de mes différentes évaluations, je me suis heurté à quelques cas de figure ou l’on voyait bel et bien une augmentation de la fréquence cardiaque maximale suite à des entraînements ciblés.

Alors qu’en est-il?

Ces changements se sont manifestés sur des sujets qui avaient suivi mon programme d’entraînement Bike ENDURE entre leurs deux évaluations. Je vais d’abord te montrer les données que j’ai collecté. Je partagerai ensuite avec toi mon hypothèse concernant l’augmentation de leur FCmax.

Tous ces tests ont été effectué sur un BikeErg en utilisant le Protocole 41.

Mattéo: Courbe de Lactate & FC Maximum

Ce premier sujet a effectuer deux évaluations identiques à 5 mois d’intervalle. Entre temps, il avait suivi mon programme Bike ENDURE durant 10 semaines. On voit que sur la deuxième évaluation, il complète 2 paliers de plus que lors du test initial. On observe aussi un changement claire de sa courbe de lactate. La FC quand à elle monte jusqu’à 203bpm alors qu’il n’avait atteint que 194bpm lors de l’évaluation initiale.

Thomas: Rythme Cardiaque Max et Sous-Maximale

Pour ce sujet, la différence de FCmax est moins flagrante. On voit cependant quand même une légère augmentation de la fréquence maximum, de 167 à 169bpm. Le plus gros changement apparait au niveau de la FC sous-maximale à chaque palier. Il avait également suivi mon programme Bike ENDURE.

Andreas: FC Maximale et Sous-Maximale

Ce troisième sujet exprime une fréquence cardiaque maximale 11 battements plus haut lors de la deuxième évaluation (177bpm contre 166bpm). Un changement considérable!

Alex: Courbe de Lactate & FC Max

Ce dernier sujet a effectué deux évaluations identiques à 12 mois d’intervalle. Durant ce temps, il a alterné entre mes programmes Bike ENDURE et Bike POWER pour développer toutes ses qualités d’endurance pour le CrossFitⓇ. Tu peux vois le détail complet de ses entraînements ici. Encore une fois, on observe une différence significative en fréquence cardiaque maximale (188bpm contre 171 au premier test). On voit également une belle évolution de sa courbe de lactate ainsi que de sa performance. Il complète 3 paliers de plus lors de la deuxième évaluation comparé au premier test.

Alors Pourquoi la Fréquence Cardiaque Max Augmente-t-elle?

Le programme Bike ENDURE permet de développer des qualités d’endurance importantes telles que la densité mitochondriale ainsi que la capacité à recycler le lactate. Ma meilleure explication au sujet de l’augmentation de la FCmax est la suivante:

Ces sujets étaient tous, de près ou de loin, limités par leur système musculaire, ou leur métabolisme. Je veux dire qu’ils ne semblaient pas être limités par leur système respiratoire ni par leur système cardiovasculaire. Lors de l’évaluation initiale, la FCmax qu’ils ont exprimé n’était rien de plus que la FCmax que leurs jambes leur permettaient d’atteindre. À la suite un programme d’entraînement qui a développé leur “résistance musculaire” et leur “métabolisme”, ils étaient capable d’aller plus loin dans l’effort et ainsi, exprimer une fréquence cardiaque maximale plus haute.

Points à Retenir:

• Les calculs pour estimer la fréquence cardiaque maximale sont imprécis
• Les zones basées sur des % de FCmax sont souvent fausses (sauf si tu as de la chance!)
• La fréquence cardiaque maximale chez une même personne peut varier selon la modalité et le niveau d’entraînement

Au final, je ne pense pas que l’on puisse baser des entraînements ou des paramètres d’entraînement (zones) sur une FCmax, qu’elle soit mesurée ou estimée. Au mieux, cette valeur peut servir de point de comparaison dans le temps pour quantifier son état de forme sur un test structuré tel que le Protocole 41.

Si cet article t’a plu, merci de le partager avec quelqu’un autour de toi qui pourra en bénéficier!

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Références:

Evidence and Possible Mechanisms of Altered Maximum Heart Rate With Endurance Training and Tapering (Zavorsky et al, 2000)

Maximal heart rate declines linearly with age independent of cardiorespiratory fitness levels (Ozemek et al, 2014)

Reference Values for Cardiorespiratory Response and Fitness on the Treadmill in a 20- to 85-Year-Old Population (Edvardsen et al, 2013)

Relationship between exercise heart rate and age in men vs women (Sydo et al, 2014)

The surprising history of the “HRmax=220-age” equation (Robergs et al, 2002)

Validity of the Maximal Heart Rate Prediction Models among Runners and Cyclists (Kasias et al, 2023)

Fréquence Cardiaque Maximale: Foire aux Questions