Hypoxie et Performance 2024

Genèse et objectifs du projet↑

Plus connu sous son acronyme HYPOXPERF¹1. Membres du cons (…) , « Hypoxie et Performance 2024 » est un projet émergeant d’une réflexion collégiale entre les entraîneurs et athlètes utilisant l’altitude dans leur processus de préparation et les scientifiques experts du domaine et/ou impliqués dans l’accompagnement scientifique qui œuvrent auprès d’eux. Le leitmotiv du projet est de répondre à des « questions de terrain » pour améliorer le soutien scientifique aux entraîneurs et athlètes français dans le champ de l’hypoxie et dans leur préparation aux Jeux olympiques et paralympiques de Paris 2024.

En effet, depuis les Jeux olympiques de Mexico en 1968, l’évolution technologique et les avancées scientifiques ont contribué au développement de différentes méthodes d’entraînement hypoxique. Les méthodes les plus couramment utilisées sont les stages en altitude du type « vivre et s’entraîner en altitude » (LHTH) ou « vivre en altitude et s’entraîner au niveau de la mer » (LHTL), induisant des expositions dites chroniques (> 12-14 heures par jour) et favorisant des adaptations principalement hématologiques (notamment la stimulation de la production des globules rouges). D’autres méthodes plus modernes telles que l’entraînement de la force (RTH) ou de répétition de sprints en hypoxie (RSH) s’appuient sur des expositions aiguës à l’hypoxie et visent des adaptations centrales et périphériques optimisant le transport et l’utilisation de l’oxygène par l’organisme. Ces méthodes récentes sont maintenant applicables à plusieurs sports, qu’il s’agisse de disciplines d’endurance ou de sports intermittents (sports collectifs, sports de raquettes, sports de combat). C’est entre autres ce qui a conduit les nations du Top-5 des derniers Jeux olympiques à y recourir pour maximiser les performances de leurs athlètes. Ces différentes stratégies d’entraînement hypoxique sont décrites dans le panorama des méthodes d’entraînement en altitude/hypoxique (Brocherie, Girard et Millet, 2017).

Toutefois, l’efficacité de ces méthodes est encore discutée/discutable (Millet et Brocherie, 2020 ; Siebenmann et Dempsey, 2020), notamment en raison de leur mise en œuvre en termes de planification et de suivi des facteurs tels que la dose hypoxique, les charges d’entraînement, la fatigue induite, mais également de la variabilité individuelle des réponses à ces différents facteurs confondants. De plus, le temps de maintien de ces adaptations en vue d’optimiser les performances une fois la stimulation hypoxique terminée reste mal connu. Autant d’éléments importants, encore trop peu étudiés dans la littérature scientifique, laissant parfois les entraîneurs, staffs et accompagnateurs scientifiques avancer sur la seule base de leur expérience empirique.

Dès lors, par l’intermédiaire d’études pluridisciplinaires appliquées, le projet HYPOXPERF vise à :

• Identifier les réponses hypoxiques individuelles et proposer un entraînement en altitude/hypoxique adapté pour s’acclimater plus rapidement et/ou renforcer/maintenir les gains plus longtemps grâce à l’utilisation d’expositions ou d’exercices hypoxiques additionnels ;
• Valider des méthodes d’acclimatation et/ou d’entraînement hypoxiques combinées ou successives, afin de maximiser les performances physiques et psychologiques en fonction de la demande sportive ;
• Examiner la possibilité d’éventuelles adaptations croisées entre différents stress environnementaux, tels que l’hypoxie, la chaleur et/ou le froid, ou leur combinaison, afin d’optimiser les adaptations psychophysiologiques attendues en réponse à un ou plusieurs facteurs de stress environnementaux.

Le projet s’appuie sur trois lots de travail (work packages, WP), soutenus par une approche transversale (WP4) proposant des outils de mesure communs aux WPs 1-3 s’appuyant sur les données récoltées pour approfondir le suivi et la prédiction des réponses au stress environnemental, avec une attention particulière sur les réponses en fonction du sexe (Jeton et al., 2017 ; Raberin et al., 2023 ; Burtscher et al., 2023) (Fig. 1).

Comprendre le moment optimal pour programmer un camp d’entraînement en altitude/hypoxie, ses effets physiologiques et psychologiques à court, moyen et long terme, et individualiser la dose hypoxique en fonction de la tolérance de chaque athlète sont des éléments clés qui doivent être fournis aux entraîneurs et aux athlètes. Ces derniers étant susceptibles d’avoir leur propre signature d’adaptation et/ou de déclin une fois revenus au niveau de la mer, mieux appréhender les adaptations hématologiques et non hématologiques (par ex., neuromusculaires, métaboliques, biochimiques) et leurs cinétiques de dégradation contribuera à l’optimisation des gains potentiels et à leur maintien. Compte tenu du stress supplémentaire imposé par l’hypoxie, l’accompagnement scientifique est capital pour gérer les charges hypoxiques et d’entraînement afin de maximiser les réponses psychophysiologiques tout en évitant tout risque de désentraînement ou de surentraînement. De même, les effets de la répétition d’expositions hypoxiques au cours d’un cycle annuel (saison) ou pluriannuel (cycle olympique de quatre ans) sur la performance ont été peu étudiés, tout comme les mécanismes relatifs à la pré-acclimatation et/ou à l’extension des adaptations post-hypoxiques (Mujika, Sharma et Stellingwerff, 2019). Il est également nécessaire de mieux identifier les méthodes hypoxiques susceptibles d’accélérer les adaptations physiologiques et/ou de permettre aux athlètes de maintenir ces adaptations pendant une période plus longue.

Enfin, la combinaison de méthodes hypoxiques avec des exercices plus difficiles (par ex., du travail musculaire excentrique) et/ou l’utilisation de différents facteurs de stress environnementaux (par ex., la chaleur, le froid) sont des pistes prometteuses à explorer. En fonction des exigences spécifiques d’un sport donné et des besoins des athlètes, l’application de différentes méthodes d’entraînement hypoxique pourrait être bénéfique pour l’acclimatation (réduction du temps d’acclimatation, augmentation des charges hypoxiques et/ou d’entraînement tout en limitant l’apparition de la fatigue), pendant – par ex., « vivre en altitude et s’entraîner au niveau de la mer et en altitude » (LHTLH) (Brocherie et al., 2015) ou son inverse (LHTHL) (Rodriguez et al., 2015) –, après un stage d’entraînement en altitude/hypoxique, ou utilisé indépendamment au cours de la saison. L’utilisation de différents facteurs de stress environnementaux tels que la chaleur, le froid et l’hypoxie semble également intéressante en termes d’effets croisés (transfert de l’adaptation d’un facteur de stress à un autre) (White et al., 2014 ; Gibson et al., 2017), ou d’effets combinés de stress environnementaux (Sotiridis, Debevec et Mekjavic, 2018) ou de stress liés à l’exercice (Dufour et al., 2004). Les questions relatives à ces différents effets croisés ou possibilités de combinaisons méritent d’être examinées.

Un consortium expérimenté et complémentaire↑

Pour répondre à ces différents objectifs, le projet HYPOXPERF, porté par le laboratoire Sport, expertise et performance de l’INSEP, s’appuie sur un consortium expérimenté et complémentaire regroupant trois centres d’entraînement membres du réseau Grand INSEP, six universités, une association et une entreprise, qui ont accompagné pas moins de six fédérations (canoë-kayak, cyclisme, judo, lutte, natation et rugby) afin d’optimiser la préparation des athlètes sélectionnés pour les Jeux olympiques et paralympiques de Paris 2024 (Fig. 2).

Le projet HYPOXPERF s’inscrit dans le cadre des missions historiques d’accompagnement de l’INSEP et du réseau Grand INSEP qui visent à disséminer les connaissances et le « savoir-faire » au niveau national. L’expertise du consortium repose sur des chercheurs reconnus dans le champ de l’entraînement en altitude/hypoxie et ayant, pour la plupart d’entre eux, plusieurs années d’expérience d’accompagnement scientifique dans des sports individuels et/ou collectifs (par ex., préparation de championnats d’Europe, du monde ou Jeux olympiques). Fort de travaux scientifiques issus d’interactions avec des entraîneurs et menés avec des athlètes de haut niveau (Brocherie et al., 2015 ; Schmitt et al., 2006 ; Woorons et al., 2016 ; Beard et al., 2019), les expérimentations du projet HYPOXPERF ont été co-construites avec les staffs des équipes nationales pour être menées prioritairement en condition « écologique » sur les différents centres d’entraînement et avec les fédérations impliquées.

Sur l’ensemble des lots de travail, la population initialement ciblée est conforme au projet initial même si, parfois, il a fallu pallier des impératifs organisationnels (changement de gouvernance ou d’encadrement technique au sein de certaines fédérations) et calendaires (replanification du calendrier international des compétitions) et élargir le recrutement à des groupes d’athlètes de haut niveau mais non postulants aux Jeux olympiques (catégorie relève) ou issus d’autres fédérations (Fédération française de triathlon dans le WP1) qui ne faisaient pas partie du projet au départ. S’il en ressort un nombre d’athlètes suivis inférieur à l’estimation initiale, le suivi individuel a été amplifié, permettant des mesures répétées sur différents stages, avec un accompagnement personnalisé des sportifs.

Si ces obstacles organisationnels et calendaires comportent des risques de dispersion, ils ont aussi fourni des opportunités d’échange et de communication entre les acteurs scientifiques et sportifs du consortium HYPOXPERF, permettant de faire évoluer les travaux et les modalités des accompagnements scientifiques en adéquation avec les priorités stratégiques identifiées par les fédérations. Par exemple, dans le WP1, 10 athlètes ont bénéficié d’un suivi répété sur plusieurs stages en altitude ou au niveau de la mer. Dans le WP3, l’approche des JO n’a pas permis la reprogrammation d’une phase expérimentale, mais a vu naître une opportunité d’accompagnement dans le cadre de la préparation olympique de l’équipe de France féminine de rugby à 7 avec la reconduction d’un camp d’entraînement préalablement testé dans le cadre du projet HYPOXPERF (Bouten et al., 2023).

Des résultats nouveaux pour affiner les recommandations↑

Les résultats préliminaires des différentes études menées dans le cadre du projet HYPOXPERF ont été restitués auprès des entraîneurs et athlètes concernés (bilans personnalisés). La figure 3 résume les principales conclusions. Brièvement :

1. Chez des nageurs en eau libre et des triathlètes, un stage en altitude (LHTH) permet d’augmenter la capacité à transporter l’oxygène, avec un maintien de l’expansion de la masse en hémoglobine jusqu’à 10 jours post-stage, en fonction de la dose hypoxique (durée du stage allant de 16 à 28 jours et niveau d’altitude allant de 1 850 m à 3 000 m) et d’autres facteurs confondants (par ex., supplémentation en fer, acclimatation à la chaleur, âge) influençant les réponses individuelles (résultats qui seront approfondis par les travaux du WP4) (Fig. 3a).
2. L’ajout d’un entraînement de répétition de sprints en hypoxie (RSH, 2 séances à 3 500 m par semaine pendant 3 semaines) chez des lutteurs résidant en altitude permet d’améliorer la résistance à la fatigue (test spécifique de lutte) mais pas la capacité aérobie (Fig. 3b).
3. L’utilisation d’une surcharge excentrique pendant la récupération d’entraînement aérobie à haute intensité en hypoxie (IHT ; 5 séries de 3 minutes à 100 % de la puissance maximale aérobie (PMA) et 3 minutes de récupération à 30 % ou 150 % PMA) pour compenser la perte de charge mécanique, augmente l’explosivité, la capacité aérobie et la résistance à la fatigue de judokas (Fig. 3c).
4. L’application de la méthode RSH avec hypoventilation volontaire (RSH-VHL ; 2 séances par semaine pendant 4 semaines) permet d’améliorer la capacité à répéter des efforts courts et intenses chez des judokas, principalement due à une meilleure perfusion musculaire (Woorons et al., 2024). Cependant, les gains disparaissent 12 jours après l’intervention (Fig. 3d) et des rappels de charge sont certainement nécessaires pour assurer la pérennité des effets positifs.
5. Chez des joueuses de rugby à 7, des kayakistes et des cyclistes, la comparaison d’un entraînement de répétitions de sprints en condition hypoxique ou chaude et leurs potentiels effets croisés indique que les deux types d’entraînements induisent des gains significatifs en condition neutre, hypoxique et chaude, suggérant une potentielle tolérance croisée entre les stress environnementaux (Fig. 3e).
6. La combinaison de la méthode LHTLH avec des processus de récupération corps entier par le froid ou la chaleur indique des gains de puissance maximale aérobie, indépendamment du mode de récupération associé chez des cyclistes (Figure 3f).
7. Enfin, étant donné son positionnement transversal, le WP4 prévoit, via la création d’une base de données des suivis et tests psychophysiologiques et biologiques communs aux précédents lots de travail, l’identification des variabilités individuelles (bons et mauvais répondeurs à l’hypoxie, dose hypoxique), le ciblage de marqueurs spécifiques (par ex., métabolisme du fer) et la modélisation des facteurs de prédiction des réponses à l’hypoxie.

Sur la base de ces observations, le consortium HYPOXPERF a formulé des recommandations spécifiques aux fédérations impliquées et a divulgué ses résultats lors d’un symposium co-organisé avec le réseau Grand INSEP et le groupe « Accompagnement à la performance en stress environnemental » (ASTRE) le 3 juillet 2023 à l’INSEP. Ce rapprochement permet entre autres de conforter le modèle d’accompagnement scientifique des athlètes et participe à la structuration et au renforcement de la formation des cadres par l’intermédiaire du Certificat de compétence spécifique (CCS) « Entraînement sous stress environnemental » et des étudiants (par ex., master de l’INSEP). Il a en ce sens également permis la constitution d’un groupe de travail « Supplémentation en fer » au sein du groupe ASTRE avec la présence d’experts du consortium HYPOXPERF.

À ceci s’ajoute différentes initiatives de communication des résultats auprès des différents acteurs sportifs par l’intermédiaire de présentations, ateliers et infographies (séminaire européen « Experianti » organisé par la FFN, Fête de la science en 2023, Journée « Portes ouvertes haute performance » de la FFC, Journées « Extrême » de l’université de Poitiers en 2024) et l’organisation de deux webinaires dans le cadre du GDR Sport & Activité Physique (« Environmental Stress and Performance », le 23 février 2023, et « Stress environnemental et Santé », le 6 février 2024).

Dans tous les cas, les résultats du projet HYPOXPERF participent à l’amélioration des connaissances scientifiques tout en fournissant des recommandations pratiques pour les entraîneurs et les athlètes qui souhaitent utiliser l’entraînement en altitude/hypoxie dans leur préparation pour les Jeux olympiques.

Des perspectives pour aller encore plus loin↑

Comme précédemment mentionné, les retours émanant des expérimentations participent à la mise en place de protocoles d’accompagnement pour certaines fédérations du consortium, avec des transferts possibles pour les fédérations de sports d’hiver (Milano Cortina 2026 et dans les Alpes françaises 2030), dans les sports non olympiques et paralympiques, ainsi qu’à l’échelle du grand public (santé et bien-être).

En sus des six fédérations actuellement impliquées, la Fédération française de triathlon a intégré le protocole expérimental (WP1.1.) et d’autres fédérations ont émis le souhait d’être accompagnées dans le futur. De nombreux conseils ont été apportés à différentes fédérations (par ex., athlétisme, badminton, haltérophilie, hockey sur gazon, boxe, tir) dans le cadre de la préparation d’événements majeurs en lien direct avec la préparation olympique de Paris 2024. Quelques recommandations ont également été préconisées à des athlètes paralympiques.

L’adhésion des fédérations et les liens forts tissés avec les acteurs fédéraux permettent de faire émerger de nouvelles demandes de suivi, d’accompagnement scientifique et de recherche sur la thématique au profit des populations d’athlètes de haut niveau mais aussi vers la population générale (apport du stress environnemental pour lutter contre certaines pathologies métaboliques ou cardiovasculaires, le vieillissement, etc.) en lien direct avec les initiatives gouvernementales, comme « Bouger 30 min », stratégie Nationale Sport Santé.

L’émergence d’outils « environnementaux » sur le territoire français avec un maillage par l’intermédiaire du réseau Grand INSEP et le groupe ASTRE, le nombre grandissant d’entraîneurs sensibilisés à l’utilisation des stress environnementaux dans l’entraînement, les échanges et réflexions avec les entraîneurs et athlètes suivis au cours du projet HYPOXPERF ont permis de réduire le « fossé entre terrain et laboratoire », ouvrant de nouvelles opportunités scientifiques qu’il serait nécessaire de prolonger et dont les retombées pourraient aller au-delà du milieu sportif.

Voir la vidéo de présentation du projet.