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Les bienfaits de l’entraînement par intervalles à haute intensité sur la santé et des maladies cardiovasculaires

INTRODUCTION

Les preuves accumulées suggèrent que la capacité aérobique (VO2peak*) est le plus fort prédicteur de la santé, de la mortalité toutes causes confondues1-4 et des risques cardiovasculaires5,6. En outre, plusieurs études ont suggéré que les personnes présentant des facteurs de risque établis de maladie coronarienne (MCV) (tels qu’un indice de masse corporelle élevé, l’hypertension ou le diabète) et une bonne condition cardio-respiratoire présentent un risque très atténué de MCV et de mortalité prématurée5. Ainsi, il est devenu un objectif majeur dans le domaine de la santé d’améliorer le VO2peak chez les patients souffrant de maladies liées au mode de vie avec (comme stratégie de prévention secondaire) ou sans (comme stratégie de prévention primaire) des troubles cardiaques.

Pour améliorer la santé, la pratique régulière d’un exercice physique est indispensable, de même qu’une approche nutritionnelle adaptée. Les jeunes et les personnes d’âge moyen en bonne santé peuvent choisir parmi les nombreuses méthodes d’entraînement physique, y compris les sports de loisirs, dans la vie quotidienne. En revanche, les personnes souffrant de maladies liées au mode de vie et/ou les personnes âgées sont souvent sédentaires et physiquement inaptes, du moins à certaines activités. Il existe donc des techniques utiles et des limites lorsqu’il s’agit d’encourager l’entraînement physique avec une sécurité adéquate et une forte adhésion chez ces personnes.

L’entraînement par intervalles à haute intensité (HIIT) a été reconnu comme un protocole alternatif et plus efficace que l’entraînement continu à intensité modérée (MCT)8. Le HIIT et l’entraînement par intervalles de sprint (SIT) durant 6-8 semaines augmentent le VO2peak plus que ou au moins de manière comparable au MCT.

* Le VO2peak est considéré comme le VO2 (volume d’oxygène) le plus élevé pendant un test de charge de travail croissante sur tapis roulant ou ergomètre de bicyclette jusqu’à l’arrêt volontaire.7

Différents protocoles de HIIT peuvent être utilisés par les Personal Trainers (PT) afin d’améliorer les capacités physiques de leur clientèle. Dans cet article nous rapportons ce que dit la littérature scientifique sur ce type d’entraînement et les différents protocoles utilisables lors du coaching. 

 

CONTEXTE ACTUEL

Bien que la valeur de l’exercice pour l’amélioration de la santé soit reconnue dans le monde entier9, la pratique d’habitudes en activité physique (AP) n’a pas été suffisamment réalisée, en particulier dans les pays très développés où l’utilisation de l’automobile est très répandue. Dans une récente étude de l’Organisation mondiale de la santé10, environ 27,5 % de la population en 2016 a été reconnue comme sédentaire (c’est-à-dire avec une activité physique insuffisante). Dans ce contexte, l’Exercise is Medicine® (EIM)11 est une initiative mondiale pour la santé, promue dans le monde entier par l’American College of Sports Medicine12. L’EIM encourage les médecins de premier recours et les autres prestataires de soins de santé à inclure l’AP dans la conception des plans de traitement, et à proposer à leurs patients des programmes d’exercice fondés sur des données probantes ou à orienter leurs patients vers des professionnels de l’exercice qualifiés. L’EIM est convaincue que l’AP favorise une santé optimale, qu’elle fait partie intégrante de la prévention et du traitement de nombreuses pathologies et qu’elle doit être régulièrement évaluée et incluse dans les soins de santé. Quelle que soit la gravité de la maladie, l’exercice peut améliorer la capacité aérobique et métabolique ainsi que la fonction cardiaque s’il est pratiqué avec une dose, une fréquence et une intensité optimales. Malgré les recommandations continues de l’American College of Sports Medicine et des sociétés professionnelles connexes dans le monde entier, les effets de ces recommandations sur la sensibilisation du public ont été très limités. De nombreux types de moniteurs de fréquence cardiaque et d’accéléromètres portables sont disponibles dans le commerce. Bien que ces produits de pointe puissent motiver les personnes sédentaires et augmenter leur fréquence d’entraînement ou de participation à des manifestations sportives, des stratégies d’entraînement plus efficaces et plus performantes sont encore nécessaires.

Pour le succès de l’EIM, il serait très important que les PT qui peuvent encourager et accompagner les personnes cibles à faire de l’exercice de manière planifiée selon des protocoles d’exercice détaillés fonctionnent comme un intermédiaire entre les médecins et les patients.

 

DÉFINITION DU HIIT

Malheureusement, la définition de « HIIT » varie selon les études. La présente revue utilise la définition récemment suggérée, qui décrit le HIIT comme un exercice de haute intensité avec des intervalles aérobies, l’intensité cible existant dans le VO2max sous-maximal entre 85% et 95% de la fréquence cardiaque maximale27. À ce sujet, il est important de noter que certains spécialistes jugent, avec raison, qu’il est plus correct de se baser sur la fréquence cardiaque de réserve28. Cette définition est distincte de celle du SIT (sprint-interval training), qui implique une performance supramaximale (c’est-à-dire totale) à faible volume29. On utilise souvent le terme « HIIT aérobie » pour désigner le HIIT avec une intensité inférieure au VO2max. Le SIT est donc un protocole d’exercice très exigeant et n’a été jugé adaptable qu’aux jeunes en bonne santé dans des études antérieures29,30. Les personnes âgées, les personnes souffrant de maladies liées au mode de vie autre que le diabète sucré et les patients atteints de maladies cardio-vasculaires ont été exclus des sujets cibles du SIT.

 

LA HAUTE INTENSITÉ EST L’ÉLÉMENT CLÉ DES PROTOCOLES D’EXERCICES EFFICACES

L’inclusion d’une haute intensité « adaptée » (par rapport à la capacité physique actuelle d’un sujet) dans le protocole d’exercice est un élément clé pour que l’exercice soit plus efficace en tant que « médicament ». Il existe des avantages cliniques et physiologiques du HIIT par rapport à ceux de l’entraînement continu d’intensité modérée (MCT). Dans plusieurs études contrôlées randomisées (ECR), un large éventail de caractéristiques, notamment les muscles squelettiques13-16, les facteurs de risque15, la vascularisation13-16, la respiration (l’efficacité ventilatoire et l’aptitude cardiorespiratoire)16,17, la fonction autonome18, la fonction cardiaque14,16,19-21, la capacité d’exercice20, l’inflammation21, la qualité de vie21, les marqueurs physiologiques tels que le VO2peak et la fonction endothéliale ont montré de meilleures améliorations avec le HIIT qu’avec le MCT.

Ce protocole d’exercice exige une durée d’exercice plus courte pour obtenir le même bénéfice que celui fourni par les exercices d’intensité modérée. Bien qu’il soit préférable de maintenir un entraînement à haute intensité pendant une plus longue période, les personnes sédentaires, obèses, âgées ou souffrant de maladies cardiaques ne peuvent tolérer de façon réaliste les exercices à haute intensité que sous la forme d’un entraînement par intervalles. À cet égard, le HIIT consiste en de brèves et intermittentes périodes d’activité vigoureuse (inférieures au VO2peak, mais impliquant généralement < 100% [70%-90%] du VO2peak ou 85%-95% de la fréquence cardiaque maximale) entrecoupées de périodes de repos actif ou passif22,23.

Les protocoles de haute intensité sont exigeants pour les sujets même si l’intensité est adaptée à la capacité aérobie de l’individu et à la période de repos. Bien que les protocoles les plus populaires et les plus riches en preuves soient le protocole 4 × 4 min22,24 et 10 × 1 min pour le HIIT, de nombreux autres protocoles peuvent être appliqués en modifiant la durée de l’entraînement, l’intervalle de repos (rapport travail/repos25), l’intensité de l’entraînement et la fréquence de l’entraînement. Chaque PT possède une plus ou moins grande marge de manœuvre concernant la programmation d’une séance HIIT, à adapter selon chaque client et athlète.

Le risque de ces protocoles a également été une source de préoccupation, et d’autres études sont justifiées avant que ces protocoles ne soient adoptés pour une utilisation plus courante. Une séance d’entraînement supervisée est obligatoire pour maintenir l’adhésion à une intensité élevée jusqu’à ce que les participants s’habituent à l’intensité et aux mesures de la fréquence cardiaque pendant l’activité physique en utilisant un appareil portable (par exemple une ceinture cardiofréquencemètre) de surveillance de la fréquence cardiaque. Le HIIT à domicile est également possible si des programmes de gestion sont fournis par des entraîneurs personnels expérimentés26.

 

PROTOCOLES HIIT REPRÉSENTATIFS

La durée de l’exercice HIIT a été définie comme étant de 30 s à plusieurs minutes. Ce type de HIIT a été adapté pour les personnes souffrant de maladies liées au mode de vie, avec ou sans maladies cardiaques. Des ECR ont comparé du HIIT au MCT pour les patients souffrant de maladies coronariennes ; montrant des résultats positifs22,31-33 et négatifs13,17,34,35 et les patients atteints d’une insuffisance cardiaque chronique ; des résultats positifs16,19,20,38,42 et négatifs18,39,40, dans le but d’améliorer la capacité aérobie43.

 

Résultats en faveur du HIIT

L’intensité de l’exercice a été un facteur important pour inverser le remodelage du ventricule gauche** et améliorer la capacité aérobie, la fonction endothéliale et la qualité de vie des patients atteints d’insuffisance cardiaque post-infarctus. Ces résultats peuvent avoir des implications importantes pour l’entraînement à l’exercice dans les programmes de réadaptation et les études futures16.

** « Le remodelage ventriculaire survenant à la suite d’un syndrome coronarien aigu est complexe et multiforme. Il est le fait de la réponse du myocarde aux différentes agressions intervenant au cours de ces syndromes, principalement de l’ischémie et de la nécrose du territoire en aval de l’artère occluse. »36 

L’exercice d’intervalle aérobique à haute intensité est supérieur à l’exercice modéré pour augmenter le VO2peak chez les patients atteints de maladie des artères coronaires stable. Comme le VO2peak semble refléter un continuum entre la santé et les maladies cardiovasculaires et la mort, les données actuelles peuvent être utiles pour concevoir des programmes d’entraînement efficaces pour une meilleure santé à l’avenir.22

Chez les patients souffrant de coronaropathie stable et suivant un traitement fondé sur des données probantes, le HIIT a été intégré avec succès dans un cadre de réadaptation cardiaque standard et, par rapport au MCT, a entraîné une plus grande amélioration de la capacité d’exercice et de l’endurance sous-maximale.31

D’autres chercheurs ont constaté que l’entraînement par intervalles constitue un moyen efficace d’améliorer la condition cardiovasculaire et l’état de santé des patients hautement fonctionnels atteints de maladies coronariennes. Ils ont également révélé que l’entraînement par intervalles améliore la tolérance anaérobie dans une plus large mesure que le modèle traditionnel d’entraînement (MCT) sans augmenter le risque pour le patient. Cette recherche soutient la mise en œuvre de l’entraînement par intervalles pour les patients hautement fonctionnels atteints de maladies coronariennes.33

L’insuffisance cardiaque à fraction d’éjection préservée (HFpEF) est une cause majeure de morbidité et de mortalité. L’entraînement physique est un traitement adjuvant établi dans l’insuffisance cardiaque ; cependant, les effets de l’entraînement par intervalles à haute intensité (HIIT) dans la HFpEF sont inconnus. Des chercheurs ont comparé les effets de l’HIIT et de l’entraînement aérobie continu d’intensité modérée (MI-ACT) sur l’absorption maximale d’oxygène (V̇o₂peak), le dysfonctionnement diastolique du ventricule gauche et la fonction endothéliale chez les patients atteints de HFpEF. Dix-neuf patients atteints de HFpEF (âgés de 70 ans ± 8,3 ans) ont été répartis au hasard entre un HIIT (4 × 4 min à une fréquence cardiaque maximale (FCmax) de 85 à 90 %, avec 3 min de récupération active) ou un MI-ACT (30 min à une FCmax de 70 %). Quinze patients ont suivi un entraînement physique (HIIT : n = 9 ; MI-ACT : n = 6). Les patients se sont entraînés 3 jours/semaine pendant 4 semaines. Avant et après l’entraînement, les patients ont subi un test sur tapis roulant pour la détermination de V̇o₂peak, une échocardiographie 2D pour l’évaluation du dysfonctionnement diastolique du ventricule gauche et une dilatation médiée par le flux (FMD)*** de l’artère brachiale pour l’évaluation de la fonction endothéliale. Le HIIT a permis d’améliorer V̇o₂peak (pré = 19,2 ± 5,2 ml/kg/min ; post = 21,0 ± 5,2 ml/kg/min) et le degré de dysfonctionnement diastolique du ventricule gauche (pré = 2,1 ± 0,3 ; post = 1,3 ± 0,7), mais la FMD est restée inchangée (pré = 6,9 ± 3,7 % ; post = 7,0 ± 4,2 %). Aucun changement n’a été observé à la suite du MI-ACT. En conclusion, chez les patients HFpEF, 4 semaines de HIIT ont amélioré de manière significative V̇o₂peak et le dysfonctionnement diastolique du ventricule gauche. Le HIIT peut fournir un stimulus plus robuste que le MI-ACT pour les adaptations précoces à l’entraînement physique dans la HFpEF.19

*** « La dilatation à médiation par le flux (FMD) fait référence à la dilatation (élargissement) d’une artère lorsque le flux sanguin augmente dans cette artère. Dilatation médiée par le flux »37 

Une autre étude a voulu comparer les effets d’un protocole d’entraînement par intervalles de 8 semaines à haute intensité par rapport à l’entraînement continu, chez des patients (N=26 ; âge moyen ± écart-type, 54±12 ans) atteints d’insuffisance cardiaque chronique. Ils ont été inscrits à un programme de réadaptation cardiaque pendant 8 semaines. Les patients ont été répartis au hasard en 2 groupes qui ont effectué soit un entraînement par intervalles (IT), soit un entraînement continu (CT). L’IT consistait en 3 séances de 12 répétitions de 30 secondes d’exercice à très haute intensité, suivies de 60 secondes de repos complet. Le groupe CT a effectué des exercices continus, qui consistaient en 45 minutes d’exercice aérobique. Les résultats de cette étude montrent que l’IT à très haute intensité pour les patients atteints d’insuffisance cardiaque semble être plus efficace que la CT pour améliorer les indices de capacité d’exercice sous-maximale.20

D’autres preuves existent. Une étude a démontré que l’entraînement par intervalles aérobie améliore efficacement l’efficacité de l’absorption d’oxygène en renforçant l’hémodynamique cérébrale/musculaire et supprime le stress oxydatif/inflammation associé au dysfonctionnement cardiaque, et favorise également les qualités de vie génériques/spécifiques à la maladie chez les patients atteints d’insuffisance cardiaque.38

Les auteurs ont comparé les effets des programmes d’entraînement physique continu (CON) et intermittent (INT) sur la capacité fonctionnelle, la qualité de vie (QV) et la fonction cardiaque chez 23 patients souffrant d’insuffisance cardiaque congestive. Les patients ont été répartis au hasard entre un entraînement physique CON (n=13 ; âge 66±7 ans ; consommation maximale d’oxygène = VO2max, 12,4±2,5 mL/kg/min ; poids, 83±12 kg ; fraction d’éjection ventriculaire gauche [FEVG], 29,5%±7,2%) ou un entraînement physique INT (n=10 ; âge 59±11 ans ; VO2max, 12,2±6,5 mL/kg/min ; poids, 87±24 kg ; FEVG 27%±7,9%). Ces groupes ont effectué 16 semaines de cyclisme stationnaire à 70% du VO2max trois fois par semaine pendant 30 minutes en continu ou 60 minutes (60 secondes de travail :60 secondes de repos) par intermittence ; les deux groupes ont effectué le même volume absolu de travail. Trois réponses au questionnaire sur la qualité de vie, le VO2max, le FEVG et un Doppler**** régional des tissus ont été quantifiées. Après l’entraînement, la VO2max a augmenté de 13 % dans le groupe CON et de 21 % de manière significative dans le groupe INT, mais pas de manière significative entre les groupes. Les volumes cardiaques, la FEVG au repos et au pic, la réserve contractile et la vitesse des tissus sont tous restés inchangés par rapport à la situation de départ. L’exercice intermittent peut améliorer la capacité fonctionnelle dans une plus large mesure que l’exercice continu. Les changements de QV étaient variables d’un groupe à l’autre.42

**** « Le Doppler fonctionne sur le même principe que l’échographie : une sonde émettant des ultrasons est appliquée sur la région à examiner. Cet examen permet d’étudier la vitesse d’écoulement du sang dans les vaisseaux. Il est utilisé pour détecter la présence d’une pathologie artérielle ou veineuse et la localiser. »41

 

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