Quelle est l'importance du VO2max pour l'athlète d'endurance ?

Le VO2max reflète la quantité maximale d’oxygène qu’une personne peut consommer par unité de temps à l’effort. C’est une mesure de la puissance cardiorespiratoire maximale, aussi appelée puissance aérobie.

Importance du VO2max

Dans la vie quotidienne

En recherche sur la santé, le VO2max est suivi dans le contexte de la condition physique, de la longévité et du vieillissement en bonne santé. Un VO2max élevé a un effet protecteur contre des maladies comme les maladies cardiovasculaires. À l’inverse, les personnes ayant un VO2max très bas présentent un risque accru de ces maladies et ont plus souvent besoin d’aide (Schumacher et al, 2023). L’activité physique et l’entraînement aérobie peuvent ralentir le déclin du VO2max lié à l’âge (Valenzuela et al, 2020).

Dans le sport

Le système énergétique aérobie est dominant dans tous les sports dont la durée d’effort atteint environ 60 secondes ou plus. Un système aérobie solide permet donc de produire beaucoup d’énergie, ce qui est directement lié à la performance maximale dans les sports d’endurance comme la course, le cyclisme, le ski de fond, le triathlon, la natation, les sports collectifs ou l’aviron.

Le modèle de performance classique des sports d’endurance, le modèle de Joyner. Source : 3LAB (figure en néerlandais).

Un deuxième aspect important pour l’athlète est qu’un système aérobie solide accélère la récupération après des efforts intenses. C’est en effet dans le système énergétique aérobie que les réserves de PCr épuisées se reconstituent, que le lactate peut être utilisé comme carburant et que l’acidose musculaire (H+) peut être corrigée.

Pour évaluer des valeurs individuelles de VO2max, vous pouvez utiliser des normes de référence, voir le tableau ci-dessous. En sport de haut niveau, on constate cependant des scores encore plus élevés chez les athlètes d’élite, jusqu’à plus de 85 ml/min/kg chez les hommes et plus de 70 ml/min/kg chez les femmes, dans des sports comme le cyclisme, la natation, la course de fond, le triathlon ou le ski de fond.

Normes pour une population sportive (18-35 ans), en ml/min/kg.

La valeur de VO2max la plus élevée publiée dans la littérature scientifique est de 96,7 ml/min/kg, mesurée chez un cycliste junior (Rønnestad et al, 2019).

L’étalon or

Traditionnellement, le VO2max est déterminé à partir d’un protocole d’effort maximal incrémental de 5 à 15 minutes, au cours duquel les gaz respiratoires (VO2 et VCO2) sont mesurés pendant l’exercice.

Le VO2max correspond à la demande d’oxygène moyenne la plus élevée sur 15 à 30 secondes durant un tel protocole maximal. Pour s’assurer que la valeur la plus haute a bien été atteinte, les critères suivants sont appliqués.

Primaire : aucune augmentation du VO2 malgré la charge croissante, le plateau de VO2.

Secondaire : lorsqu’aucun plateau de VO2 n’est établi et qu’un vrai VO2max n’est pas observé, les critères ci-dessous servent à considérer que le VO2max est atteint, dès que deux d’entre eux ou plus sont remplis :

• QR > 1,10
• FC > 90 % de la fréquence cardiaque maximale prédite
• [Lactate] > 8 mmol/L
• RPE > 18/20

Idéalement, un nouveau test est prévu après celui-ci pour confirmer le résultat.

La précision de cette méthode est de ±2 mL O2/min/kg. Cela signifie qu’elle manque de sensibilité pour détecter de petits changements du VO2max.

Alternatives

Mesurer le VO2max exige du personnel formé et un équipement spécifique comme un chariot métabolique. Ce matériel est de plus très coûteux et demande un étalonnage et un entretien réguliers. L’étalon or est donc difficile à utiliser dans la pratique quotidienne de l’entraînement. De nombreux chercheurs ont donc exploré des méthodes plus pratiques et plus abordables.

Modèles statistiques

Une première approche consiste à décrire une relation statistique (corrélation) entre une mesure de terrain d’une part et le VO2max d’autre part. Ces études décrivent alors une régression ou une relation statistique entre les deux variables, ce qui permet de calculer le VO2max. Il est important de noter que ces modèles statistiques ne sont valables que pour les procédures testées et la population étudiée, et ne peuvent pas être appliqués dans d’autres contextes.

Sitko et ses collègues ont étudié la relation entre un contre-la-montre maximal de 5 minutes et le VO2max chez des cyclistes bien entraînés. La corrélation, la mesure du lien entre deux variables, était de 0,61. Cela signifie que le modèle peut prédire environ 37 % de la variabilité du VO2max à partir du test de puissance de 5 minutes. Ce modèle est probablement utile pour observer des tendances de groupe chez des cyclistes compétiteurs, mais il n’est pas assez précis pour détecter un changement à l’échelle de l’individu.

Puissance relative sur un contre-la-montre maximal de 5 minutes, en fonction de la puissance relative au VO2max (Sitko et al, 2022).

Une approche similaire existe en course à pied, où le VO2max est prédit à partir d’une performance maximale sur 3 km (Daniels 1992).

Ces modèles statistiques ont l’avantage de la simplicité. Les relations trouvées sont toutefois propres à l’échantillon étudié et aux procédures de test employées. Les études de validation croisée, où le modèle de régression est appliqué à un nouvel échantillon, sont rares. Ces modèles n’offrent pas non plus d’éclairage sur la cause d’une différence de résultat de VO2max.

Le modèle INSCYD

Il y a quelques années, un nouveau logiciel est arrivé sur le marché pour déterminer le profil métabolique de l’athlète. Les calculs d’INSCYD reposent sur des évolutions de modèles mécanistes du métabolisme musculaire et de la cinétique cardiopulmonaire, issus en grande partie de travaux publiés et non publiés du Prof Dr Alois Mader.

Des études de validation croisée ont montré une association forte (0,95 < r < 0,98) et une différence minimale entre les paramètres physiologiques calculés et mesurés, VO2max et MLSS (Podlogar et al, 2022 ; Poffé et al, 2024 ; Van Schuylenbergh et al, 2026). Ce modèle semble fournir des résultats valides, comparables aux procédures étalon or. Un avantage important est que le profil métabolique peut être dérivé de données d’entraînement ou de test, sans matériel de test coûteux.

Conclusions

• Le VO2max reste la mesure de référence pour cartographier la condition physique et la capacité aérobie.
• La méthode étalon or exige une technologie coûteuse et des opérateurs expérimentés.
• Les modèles statistiques permettent de suivre le VO2max à l’échelle d’un groupe, mais manquent de précision pour suivre un individu.

Références

• Daniels J, Daniels N. Running economy of elite male and elite female runners. Med Sci Sports Exerc. 1992 Apr;24(4):483-9.
• Mader A. Glycolysis and oxidative phosphorylation as a function of cytosolic phosphorylation state and power output of the muscle cell. Eur J Appl Physiol. 2003 Jan;88(4-5):317-38.
• Millet, G. P., Burtscher, J., Bourdillon, N., Manferdelli, G., Burtscher, M., & Sandbakk, Ø. (2023). The VO2max Legacy of Hill and Lupton (1923), 100 Years On. International Journal of Sports Physiology and Performance, 18(11), 1362-1365. https://doi.org/10.1123/ijspp.2023-0229
• Podlogar T et al (2022). Utility of INSCYD athletic performance software to determine Maximal Lactate Steady State and Maximal Oxygen Uptake in cyclists. Journal of Science in Cycling.
• Poffé C, Van Dael K, Van Schuylenbergh R. INSCYD physiological performance software is valid to determine the maximal lactate steady state in male and female cyclists. Front Sports Act Living. 2024 May 7;6:1376876.
• Rønnestad BR, Hansen J, Stensløkken L, Joyner MJ, Lundby C. Case Studies in Physiology: Temporal changes in determinants of aerobic performance in individual going from alpine skier to world junior champion time trial cyclist. J Appl Physiol (1985). 2019 Aug 1;127(2):306-311.
• Schumacher B, et al. Validation, Recalibration, and Predictive Accuracy of Published VO2max Prediction Equations for Adults Ages 50-96 Yr. Medicine & Science in Sports & Exercise 55(2):p 322-332, February 2023.
• Sitko, S., Cirer-Sastre, R., Corbi, F., & López-Laval, I. (2022). Five-Minute Power-Based Test to Predict Maximal Oxygen Consumption in Road Cycling. International Journal of Sports Physiology and Performance, 17(1), 9-15. https://doi.org/10.1123/ijspp.2020-0923
• Valenzuela, P.L., Maffiuletti, N.A., Joyner, M.J. et al. Lifelong Endurance Exercise as a Countermeasure Against Age-Related Decline: Physiological Overview and Insights from Masters Athletes. Sports Med 50, 703-716 (2020). https://doi.org/10.1007/s40279-019-01252-0
• Van Schuylenbergh, R., Khurshudyan, A., Weber, S. (2026). Validity of the Calculated VO2max from Cycling Power and VLamax. International Journal of Sports Science and Physical Education, 11(1), 1-10. https://doi.org/10.11648/j.ijsspe.20261101.11