Les capteurs d’oxygène musculaire sont-ils le prochain grand appareil portable de fitness ?

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Lors d’un entraînement typique dans la Sierra Nevada espagnole, le champion de triathlon olympique de Tokyo Kristian Blummenfelt commence près de Grenade à environ 3 000 pieds au-dessus du niveau de la mer et se termine à 10 000 pieds. Un mantra clé pour l’équipe norvégienne de triathlon, leader mondial, est contrôle de l’intensité– Chaque entraînement n’est ni plus facile ni plus difficile que ce que l’entraîneur dicte. Mais le dénivelé rend difficile le rythme. Avec l’air de plus en plus mince et les niveaux d’oxygène en baisse, la fréquence cardiaque et la puissance de sortie ne reflètent plus de manière cohérente à quel point le corps travaille dur. Le lactate, nécessitant une petite goutte de sang, est une mesure trop lourde pour les garder sur la cible. En conséquence, Blummenfelt et ses partenaires d’entraînement s’appuient sur une technologie portable relativement obscure et méconnue qui, selon le scientifique sportif et entraîneur olympique de l’équipe, Olav Aleksander Bu, est devenue un outil crucial dans leur programme d’entraînement : un capteur d’oxygène musculaire.

Ce n’est un secret pour personne que l’endurance nécessite de l’oxygène. La mesure de laboratoire standard est le test VO2max, qui quantifie la quantité d’oxygène que vous pouvez respirer, diffuser de vos poumons dans votre circulation sanguine, puis pomper vers les muscles de tout votre corps. Mais le diable est dans les détails. Lorsqu’un grimpeur suspendu par les doigts atteint la limite de son endurance, il se peut même qu’il ne respire pas fortement. Ce sont les muscles de leurs avant-bras qui ne reçoivent pas suffisamment d’oxygène assez rapidement, même s’il y a beaucoup de circulation ailleurs dans le corps. Si vous collez un capteur d’oxygène musculaire, un peu plus gros qu’un livre d’allumettes, sur l’avant-bras de cette grimpeuse – ce que le scientifique du sport Andri Feldmann et ses collègues de l’Université de Berne en Suisse ont récemment fait – vous pouvez prédire quand elle est sur le point de tomber. Feldmann les a également utilisés sur des skieurs et des footballeurs. “Je pense que l’oxygène musculaire devrait remplacer la fréquence cardiaque en tant que principal biomarqueur pour les athlètes”, dit-il.

La technologie utilisée pour mesurer l’oxygène musculaire est appelée spectroscopie proche infrarouge, ou NIRS. En faisant briller la lumière à travers votre peau et en mesurant ce qui est réfléchi, le NIRS peut évaluer le pourcentage de molécules d’hémoglobine et de myoglobine qui transportent l’oxygène dans les muscles et les tissus sous-jacents. Lorsque ce nombre atteint 100 %, cela signifie que l’apport d’oxygène dépasse les besoins du muscle ; Lorsqu’elle tend vers zéro, la demande dépasse l’offre. Pédaler aussi fort que possible pendant cinq minutes peut faire chuter vos quads en dessous de 20 %, et les athlètes d’élite peuvent pousser encore plus bas. (L’idée de base est similaire aux oxymètres de pouls, mais ceux-ci mesurent l’oxygène dans votre circulation sanguine plutôt que dans un muscle spécifique.) “Le NIRS est utilisé dans la physiologie de l’exercice depuis des décennies”, explique Brad Wilkins, physiologiste à l’Université Gonzaga et ancien directeur. au laboratoire de recherche sur l’exercice de Nike. Mais les appareils NIRS étaient encombrants et coûteux, à partir de 15 000 $, ils quittaient donc rarement le laboratoire.

Cela a changé en 2012 lorsqu’un ingénieur en mécanique du Minnesota nommé Roger Schmitz a entrepris de développer un capteur NIRS plus simple et moins cher. Au début, Schmitz pensait pouvoir intégrer la technologie dans un dispositif médical pour des conditions telles que l’insuffisance cardiaque, mais un cardiologue de l’Université du Minnesota a averti que l’approbation de la FDA serait un obstacle majeur. “Il a dit : ‘Pourquoi ne le fais-tu pas pour les athlètes ? Ensuite, vous pouvez le mettre sur le marché tout de suite », se souvient Schmitz. Son capteur Moxy a fait ses débuts en 2013 avec un prix de départ d’environ 1 000 $. Quelques concurrents moins chers fabriqués par BSX et Humon sont apparus dans les années suivantes, mais les deux sociétés ont cessé de vendre des capteurs d’oxygène musculaire. Le coût actuel d’un capteur Moxy est de 800 $. Que cela en vaille la peine dépend de la réponse à une question que Schmitz et d’autres ont débattue pendant près d’une décennie : les données sur l’oxygène musculaire peuvent-elles vraiment aider les athlètes à s’entraîner et à mieux concourir ?

L’appareil Moxy a rapidement attiré une communauté de bricoleurs, dirigée par un physiologiste et entraîneur nommé Jürg Feldmann – le père d’Andri – qui a développé certains des premiers protocoles d’évaluation pour les athlètes utilisant des capteurs d’oxygène musculaire. Red Bull a testé le capteur sur des cyclistes en 2014, et des membres de l’équipe nationale de kayak du Canada l’ont attaché à leurs biceps ; Schmitz dit que plusieurs coureurs du Tour de France les ont également essayés. Lorsque Nike a lancé le projet Breaking2, qui a abouti à une tentative de marathon de moins de deux heures en 2017, il a utilisé des capteurs Moxy sur des athlètes, dont le champion olympique Eliud Kipchoge.

L’équipe Breaking2 voulait utiliser l’oxygène musculaire pour signaler si le rythme nécessaire pour surmonter la barrière du marathon de deux heures pouvait être maintenu. Les données publiées l’été dernier par Wilkins et ses anciens collègues de Nike ont confirmé que la ligne de tendance – que l’oxygène musculaire augmente, soit stable ou diminue – révèle un “taux métabolique critique” qui sépare l’effort soutenu de l’effort insoutenable et, dans ce dernier cas, prédit combien de temps tu as marché avant de toucher le mur. C’est le genre d’informations que vous voudrez peut-être afficher sur une montre intelligente, mais l’interprétation des données en temps réel est difficile car d’autres facteurs tels que la durée et l’intensité d’un échauffement peuvent affecter les niveaux d’oxygène musculaire. C’est un défi sur lequel l’équipe Moxy travaille actuellement, dit Schmitz.

Bu et ses triathlètes norvégiens utilisent des tests de laboratoire pour le lactate et le VO2max pour identifier les intensités d’entraînement clés, puis les comparent à un niveau d’oxygène musculaire spécifique. Le seuil de lactate de Blummenfelt, par exemple, est de 18 à 19 % d’oxygène musculaire, mesuré sur ses quadriceps. Avant les Jeux Olympiques, il pouvait durer 70 à 80 minutes ; avant ses débuts à l’Ironman en novembre, où il a établi le temps le plus rapide jamais enregistré, il l’a porté à environ 90 minutes. Les niveaux d’oxygène musculaire ont maintenu ses efforts d’entraînement aux niveaux souhaités, quels que soient les effets de l’altitude, de la chaleur et d’autres facteurs environnementaux. “Je l’utilise principalement pour prescrire l’intensité”, explique Bu, “surtout lors de la traversée de nouveaux climats”.

Compte tenu des résultats que les triathlètes de Bus ont publiés, il est inévitable que davantage d’athlètes expérimentent l’oxygénation musculaire, peut-être dans l’un des dizaines de centres d’entraînement certifiés Moxy à travers le pays. Mais Schmitz avertit également que les utilisateurs ne doivent pas s’attendre à des réponses simples de l’appareil. « Le corps humain est complexe », dit-il. “Si vous transformez cela en feu rouge, feu vert, vous perdez quelque chose.” Wilkins est également optimiste, mais prudent. “Nous mesurons la fréquence cardiaque depuis 100 ans, mais nous avons fait un travail terrible en enseignant aux gens comment l’utiliser”, dit-il. Le défi n’est donc pas dans la technologie; il s’agit de communication. “Je crois vraiment que le signal d’oxygène musculaire est un point de données utile que les gens peuvent appliquer à leur entraînement et à leurs performances”, déclare Wilkins. “Eh bien, comment traduisons-nous cela?”

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