Qu’est-ce que la VO2max ? Définition, formule, exemple
Définition
La VO2max est le débit maximal d’oxygène que votre organisme peut prélever et utiliser pendant l’effort, exprimé le plus souvent en millilitres par kilogramme de poids corporel et par minute (ml/kg/min).
La VO2max est le débit maximal auquel vous pouvez prélever l’oxygène de l’air et l’utiliser dans vos muscles. On l’exprime en litres par minute ou, plus utile pour un coureur, en millilitres par kilogramme et par minute, puisqu’un corps plus lourd coûte plus cher à déplacer. A. V. Hill a décrit le plateau de consommation d’oxygène dans les années 1920, et la VO2max est depuis le chiffre phare de la physiologie de l’endurance. Elle mesure la taille de votre moteur aérobie. Elle ne décide pas, à elle seule, de votre vitesse en course.
Ce qui fixe la VO2max : l’équation de Fick
La consommation d’oxygène est le produit du débit de sang envoyé par le cœur et de la quantité d’oxygène que les muscles en extraient :
VO2 = Q × (CaO2 − CvO2)
- Q = débit cardiaque (litres de sang par minute) = fréquence cardiaque × volume d’éjection systolique
- CaO2 − CvO2 = différence de contenu en oxygène entre sang artériel et veineux (ml d’O2 par litre de sang)
À l’effort maximal, l’extraction diffère moins entre sportifs et sédentaires que le débit cardiaque, et la fréquence cardiaque maximale n’augmente pas avec l’entraînement. Ce qui sépare une VO2max de 40 d’une VO2max de 70, c’est surtout le volume d’éjection systolique, la quantité de sang chassée à chaque battement. Bassett et Howley (2000) en concluent que chez l’athlète entraîné, la VO2max est limitée d’abord par l’apport d’oxygène, plus que par les muscles.
Comment la mesurer ou l’estimer
La référence est le test en laboratoire : une course à vitesse croissante sur tapis, avec un masque qui analyse l’air expiré, jusqu’à ce que la consommation d’oxygène cesse d’augmenter malgré l’accélération. Tout le reste est une estimation :
- Le test de Cooper (Cooper, 1968) : distance parcourue en 12 minutes, puis VO2max = (distance en mètres − 504,9) / 44,73.
- Le rapport des fréquences cardiaques (Uth et al., 2004) : VO2max ≈ 15,3 × FCmax / FCrepos. Rapide, mais il faut une vraie FCmax, et la méthode ignore votre vitesse réelle.
- La performance en course : le VDOT de Daniels transforme un chrono en VO2max « effective », qui intègre votre économie de course.
- Les montres : Garmin, Polar, COROS et d’autres l’estiment à partir de la fréquence cardiaque rapportée à l’allure ou à la puissance, avec des modèles qu’ils ne publient pas en détail.
Un exemple chiffré
Prenons un coureur qui parcourt 2 900 m au test de Cooper, a une fréquence de repos de 48, une FCmax de 188, et vient de courir un 10 km en 45 minutes.
- Cooper : (2 900 − 504,9) / 44,73 = 53,5 ml/kg/min
- Rapport des fréquences : 15,3 × 188 / 48 = 59,9 ml/kg/min
- VDOT tiré du 10 km : 45,3
Trois chiffres entre 45 et 60 pour la même personne. Aucun n’est faux, ils ne mesurent pas la même chose. Le rapport des fréquences ne regarde que le cœur, le Cooper un effort de 12 minutes, le VDOT ce que le coureur produit réellement sur 45 minutes. Un tel écart signale en général un bon moteur, avec de la marge sur l’économie et l’endurance.
Pour la version laboratoire, prenons des valeurs plausibles : un débit cardiaque de 25 litres par minute et une extraction de 160 ml d’oxygène par litre de sang donnent 4 000 ml/min, soit 57 ml/kg/min pour un coureur de 70 kg.
VO2max, VMA et économie de course
Sur le plat, courir coûte environ 3,5 ml/kg/min d’oxygène par km/h (Léger et Mercier, 1984). En divisant la VO2max par ce coût, on obtient une VMA approximative : 53,5 / 3,5 ≈ 15,3 km/h, proche des 15 km/h que ce coureur réalise au demi-Cooper. Un coureur qui consomme moins d’oxygène par km/h, donc plus économique, va plus vite avec la même VO2max. Joyner et Coyle (2008) décrivent la performance d’endurance comme trois facteurs combinés : la VO2max, la fraction que vous pouvez en tenir (liée au seuil lactique) et l’économie.
Comment s’en servir à l’entraînement
La VO2max progresse avec un travail proche d’elle : 4 à 6 répétitions de 3 à 5 minutes entre 95 et 100 % de VMA, avec des récupérations de durée voisine, ou des formats courts comme le 30/30. Elle progresse aussi avec le volume en endurance fondamentale, grâce à un volume d’éjection plus grand. Pour fixer des allures, la VMA et le VDOT sont plus pratiques, puisque ce sont des vitesses. Dans OpenAthlete, la VO2max est une métrique importée de Garmin, Polar ou COROS ou saisie à la main, que vous suivez sur la page des métriques à côté de la VFC et de la fréquence de repos. Le calculateur de VMA vous donne les allures.
Limites
Entre coureurs de niveau proche, la VO2max prédit mal les résultats : l’économie et la fraction tenable comptent autant. Les valeurs des montres bougent avec la chaleur, le dénivelé, la fatigue et une FCmax erronée : lisez-les comme une tendance sur plusieurs semaines. La génétique fixe une grande partie du plafond, et les gains ralentissent après les premières années, alors que le seuil et l’économie peuvent progresser longtemps.
Sources
- Bassett DR, Howley ET (2000). Limiting factors for maximum oxygen uptake and determinants of endurance performance. Medicine & Science in Sports & Exercise 32(1): 70–84. doi.org/10.1097/00005768-200001000-00012
- Joyner MJ, Coyle EF (2008). Endurance exercise performance: the physiology of champions. The Journal of Physiology 586(1): 35–44. doi.org/10.1113/jphysiol.2007.143834
- Cooper KH (1968). A means of assessing maximal oxygen intake. JAMA 203(3): 201–204. doi.org/10.1001/jama.1968.03140030033008
- Uth N, Sørensen H, Overgaard K, Pedersen PK (2004). Estimation of VO2max from the ratio between HRmax and HRrest: the Heart Rate Ratio Method. European Journal of Applied Physiology 91(1): 111–115. doi.org/10.1007/s00421-003-0988-y
- Léger L, Mercier D (1984). Gross energy cost of horizontal treadmill and track running. Sports Medicine 1(4): 270–277. doi.org/10.2165/00007256-198401040-00003