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Entraînement fractionné de haute intensité

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Entraînement fractionné de haute intensité
Entraînement fractionné de haute intensité.

L'entraînement fractionné de haute intensité - de l'anglais high-intensity interval training (HIIT) - est un mode d'entraînement fractionné qui vise un renforcement de la condition physique par de brèves séances d'exercices en anaérobie.

Historique

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Le concept de fractionnement intensif fut formalisé dans les années 1930 par l'entraîneur suédois Gösta Holmér, qui développa le fartlek (littéralement « jeu de vitesse » en suédois), une méthode alternant efforts intenses et récupération active en milieu naturel.

La forme moderne du HIIT est issue d'une étude publiée en 1996 par le professeur Izumi Tabata et ses collaborateurs du National Institute of Fitness and Sports de Tokyo, portant initialement sur des patineurs de vitesse olympiques[1]. Ce protocole consistait en 20 secondes d'effort à charge constante (environ 170 % de la VO2max) suivi de 10 secondes de repos, répété en continu pendant 4 minutes (8 cycles), réalisé sur ergocycle à frein mécanique. Les athlètes s'entraînaient 4 fois par semaine avec ce protocole, plus une séance d'entraînement continu. Résultat : des gains aérobies comparables à un groupe pratiquant l'endurance continue (70 % de la VO2max) cinq fois par semaine, avec en plus des bénéfices sur la capacité anaérobie, absents dans le groupe contrôle.

En 2019, Tabata publia une revue critique précisant les malentendus répandus autour de son protocole : les intervalles originaux ne sont pas des sprints à intensité maximale variable, mais des efforts à charge constante proches de l'épuisement[2].

Le professeur Martin Gibala et son équipe de l'Université McMaster (Canada) ont ensuite approfondi la recherche sur le HIIT appliqué à des populations non athlètes. Une étude de 2006 a démontré que seulement quelques semaines de sprint interval training produisaient des adaptations biochimiques musculaires initiales similaires à l'entraînement d'endurance traditionnel[3].

Mécanismes physiologiques

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Consommation maximale d'oxygène (VO2max)

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Le HIIT constitue un stimulus puissant pour l'amélioration de la VO2max, indicateur clé de la capacité cardiorespiratoire. L'intensité élevée des efforts mobilise pleinement le système cardiovasculaire et les fibres musculaires de type II, provoquant des adaptations centrales (débit cardiaque, volume d'éjection systolique) et périphériques (densité capillaire, extraction d'oxygène)[4].

Biogenèse mitochondriale et voie AMPK/PGC-1α

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L'un des mécanismes moléculaires centraux du HIIT est l'activation de l'AMPK (AMP-activated protein kinase), enzyme captrice du statut énergétique cellulaire. Lors d'efforts intenses, la consommation rapide d'ATP entraîne une accumulation d'AMP et d'ADP, activant l'AMPK. Celle-ci phosphoryle et active le coactivateur transcriptionnel PGC-1α, considéré comme le régulateur maître de la biogenèse mitochondriale[5].

Une étude de Little et al. a montré qu'une séance aiguë de HIIT augmente l'abondance nucléaire de PGC-1α et active la biogenèse mitochondriale dans le muscle squelettique humain dès les 3 heures suivant l'exercice[6]. PGC-1α co-active en aval les facteurs NRF1, NRF2 et TFAM, conduisant à l'expansion du réseau mitochondrial et à l'augmentation de la capacité oxydative musculaire.

EPOC (consommation d'oxygène post-exercice en excès)

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Après une séance de HIIT, l'organisme maintient une consommation d'oxygène élevée pendant plusieurs heures pour restaurer les stocks d'ATP et de phosphocréatine, réoxyder le lactate, réguler la température corporelle et normaliser les paramètres hormonaux. Ce phénomène, désigné sous l'acronyme EPOC (Excess Post-exercise Oxygen Consumption), prolonge la dépense énergétique au-delà de la séance elle-même[4].

Effets vasculaires

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Le HIIT améliore la fonction endothéliale et réduit la rigidité artérielle par plusieurs mécanismes synergiques. Le stress de cisaillement hémodynamique généré lors des efforts intenses stimule l'oxyde nitrique synthase endothéliale (eNOS), augmente la biodisponibilité du monoxyde d'azote et améliore la vasodilatation endothélium-dépendante. Par ailleurs, le HIIT favorise le remodelage structurel vasculaire en stimulant la synthèse d'élastine et en régulant l'activité des métalloprotéases matricielles[7].

Protocoles principaux

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Plusieurs protocoles standardisés existent, se distinguant par la durée des efforts, l'intensité cible et le ratio effort/récupération.

Chaque séance d’entraînement comporte une période préalable d'échauffement.

Chaque exercice est composé de deux phases. La première est une phase d'effort intense, réalisée à l'intensité maximale dont est capable le pratiquant. La seconde phase est la phase de récupération, qui se divise en deux types : active (d'intensité faible à moyenne) ou passive. La durée totale de la séance ne dépasse pas une demi-heure. Le ratio entre les temps d'effort et de repos est généralement de 1 pour 1. Ce ratio est contrôlé par l'usage d'un chronomètre ou minuteur (fonction "timer").

Certains incluent dans l'entraînement fractionné des séances de longue durée (jusqu'à 60 min) alternant effort intense, effort d'intensité moyenne et des phases de récupération actives et passives appelées High Insane Interval Training. D'autres l'étudient pour ses effets même en cas de sessions courtes (7 minutes)[8].

Protocole Tabata

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Développé par Izumi Tabata en 1996, ce protocole consiste en 8 cycles de 20 secondes d'effort à charge constante (environ 170 % de la VO2max) entrecoupés de 10 secondes de repos, pour une durée totale de 4 minutes. Pour atteindre l'intensité requise d'environ 170 % de la VO2max, le pratiquant doit d'abord connaître la puissance maximale développée à son plafond d'oxygène lors d'un test d'effort, puis calibrer la machine pour fournir un effort 1,7 fois supérieur. Cette charge supra-maximale sature instantanément la filière aérobie et pousse la filière anaérobie dans ses retranchements absolus.

Ce protocole fut conçu pour être réalisé sur ergocycle à frein mécanique et constitue l'un des protocoles HIIT les plus courts et les plus intenses jamais étudiés[1].

Le véritable protocole Tabata est impossible à improviser sans passer par un test d'effort maximal en laboratoire. Pour le grand public, on adapte généralement la méthode en remplaçant les 170 % de la VO2max par un effort perçu comme "maximal absolu" (à fond de train), même si scientifiquement, ce n'est plus tout à fait la même rigueur.

Protocole Gibala

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Développé par Martin Gibala (Université McMaster), ce protocole propose des intervalles de 60 secondes à environ 90–95 % de la fréquence cardiaque maximale, entrecoupés de 75 secondes de récupération active, pour 8 à 10 répétitions. Moins exigeant que le Tabata en intensité absolue, il a été testé avec succès sur des populations sédentaires et des personnes atteintes de maladies chroniques[9].

Sprint Interval Training (SIT)

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Le SIT (entraînement fractionné par sprints) constitue la variante la plus intense du HIIT. Il repose sur des sprints maximaux (effort « tout-ou-rien ») de 10 à 30 secondes, séparés par des temps de récupération longs (ratio effort/repos de 1:4 à 1:8), permettant la resynthèse complète des stocks de phosphocréatine. Il sollicite quasi exclusivement la filière anaérobie alactique. Le test de Wingate (30 secondes à charge maximale) est fréquemment utilisé comme outil de référence dans les études de SIT[10].

Effets sur la santé

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Sensibilité à l'insuline et régulation glycémique

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Une méta-analyse portant sur 50 études (Jelleyman et al., 2015, Obesity Reviews) a démontré que le HIIT réduit significativement la résistance à l'insuline par rapport à une condition contrôle (différence moyenne standardisée [DMS] = −0,49 ; IC 95 % −0,87 à −0,12 ; p = 0,009) et par rapport à l'entraînement continu d'intensité modérée (DMS = −0,35 ; IC 95 % −0,68 à −0,02 ; p = 0,036)[11].

Little et al. ont également montré que deux semaines de HIIT à faible volume réduisent la glycémie moyenne et augmentent la capacité mitochondriale musculaire chez des patients atteints de diabète de type 2[12].

Composition corporelle

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Une méta-analyse de Wewege et al. (2017, Obesity Reviews) portant sur 13 études a comparé le HIIT et l'entraînement continu modéré (MICT) chez des adultes en surpoids ou obèses. Les deux méthodes ont produit des réductions significatives de la masse grasse totale et du tour de taille, sans différence significative entre elles. En revanche, le HIIT a produit ces résultats avec environ 40 % de temps d'entraînement en moins[13],[14],[15],[16],[17],[18],[19].

Capacité cardiorespiratoire

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De nombreuses études confirment que le HIIT améliore significativement la VO2max. La revue de Gibala et al. (2012) souligne que l'intensité de l'exercice est un déterminant majeur des adaptations mitochondriales et de l'augmentation de la capacité aérobie maximale, et que le HIIT produit ces adaptations en un volume d'entraînement nettement inférieur à l'endurance continue[4].

Précautions et contre-indications

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Le HIIT est une méthode exigeante qui nécessite une évaluation préalable de l'état de santé. Certains profils de patients peuvent nécessiter une adaptation ou une supervision médicale avant d'entreprendre un programme.

Populations à risque cardiovasculaire

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Chez les personnes présentant des antécédents cardiovasculaires (cardiopathie ischémique, insuffisance cardiaque, hypertension sévère, troubles du rythme), une consultation médicale préalable est indispensable. L'American Heart Association a néanmoins reconnu que le HIIT peut être sûr et efficace chez des patients cardiaques, sous supervision médicale[4].

Obésité sévère

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La Haute Autorité de Santé française rappelle (2022) que les personnes en situation d'obésité présentent un risque cardiovasculaire majoré et un risque accru de blessures musculo-squelettiques. Lorsque l'IMC est supérieur à 35 kg/m², une visite médicale d'aptitude s'impose avant toute activité physique d'intensité élevée.

Risque de surentraînement

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Un excès de séances de HIIT sans récupération suffisante expose au surentraînement : blessures musculo-tendineuses, fatigue chronique, baisse des performances et diminution de la motivation. La fréquence généralement recommandée dans la littérature scientifique est de 2 à 3 séances par semaine, les jours intermédiaires pouvant être consacrés à un entraînement d'endurance de faible intensité[4].

Pratique

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Le HIIT est souvent pratiqué en cours collectif dans les salles de fitness et musculation. Il existe aussi de nombreux supports pour pratiquer le HIIT comme des vidéos YouTube, ou des applications pour smartphone, notamment le challenge Seven Workout[20],[8].

Notes et références

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  1. 1 2 Tabata I, Nishimura K, Kouzaki M, Hirai Y, Ogita F, Miyachi M, Yamamoto K, « Effects of moderate-intensity endurance and high-intensity intermittent training on anaerobic capacity and VO2max », Medicine and Science in Sports and Exercise, vol. 28, no 10,‎ , p. 1327–1330 (DOI 10.1097/00005768-199610000-00018)
  2. ↑ Tabata I, « Tabata training: one of the most energetically effective high-intensity intermittent training methods », The Journal of Physiological Sciences, vol. 69, no 4,‎ , p. 559–572 (DOI 10.1007/s12576-019-00676-7)
  3. ↑ Gibala MJ, Little JP, van Essen M, Wilkin GP, Burgomaster KA, Safdar A, Raha S, Tarnopolsky MA, « Short-term sprint interval versus traditional endurance training: similar initial adaptations in human skeletal muscle and exercise performance », The Journal of Physiology, vol. 575, no 3,‎ , p. 901–911 (DOI 10.1113/jphysiol.2006.112094)
  4. 1 2 3 4 5 Gibala MJ, Little JP, Macdonald MJ, Hawley JA, « Physiological adaptations to low-volume, high-intensity interval training in health and disease », The Journal of Physiology, vol. 590, no 5,‎ , p. 1077–1084 (DOI 10.1113/jphysiol.2011.224725)
  5. ↑ Gibala MJ, McGee SL, Garnham AP, Howlett KF, Snow RJ, Hargreaves M, « Brief intense interval exercise activates AMPK and p38 MAPK signaling and increases the expression of PGC-1alpha in human skeletal muscle », Journal of Applied Physiology, vol. 106, no 3,‎ , p. 929–934 (DOI 10.1152/japplphysiol.90880.2008)
  6. ↑ Little JP, Safdar A, Bishop D, Tarnopolsky MA, Gibala MJ, « An acute bout of high-intensity interval training increases the nuclear abundance of PGC-1α and activates mitochondrial biogenesis in human skeletal muscle », American Journal of Physiology – Regulatory, Integrative and Comparative Physiology, vol. 300, no 6,‎ , R1303–R1310 (DOI 10.1152/ajpregu.00538.2010)
  7. ↑ Ramos JS, Dalleck LC, Tjonna AE, Beetham KS, Coombes JS, « The impact of high-intensity interval training versus moderate-intensity continuous training on vascular function: a systematic review and meta-analysis », Sports Medicine, vol. 45, no 5,‎ , p. 679–692 (DOI 10.1007/s40279-015-0321-z)
  8. 1 2 Lama Mattar, Natali Farran et Dalal Bakhour, « Effect of 7-minute workout on weight and body composition », The Journal of Sports Medicine and Physical Fitness, vol. 57, no 10,‎ , p. 1299–1304 (ISSN 1827-1928, PMID 28085122, DOI 10.23736/S0022-4707.16.06788-8, lire en ligne, consulté le )
  9. ↑ Little JP, Safdar A, Wilkin GP, Tarnopolsky MA, Gibala MJ, « A practical model of low-volume high-intensity interval training induces mitochondrial biogenesis in human skeletal muscle: potential mechanisms », The Journal of Physiology, vol. 588, no 6,‎ , p. 1011–1022 (DOI 10.1113/jphysiol.2009.181743)
  10. ↑ Burgomaster KA, Howarth KR, Phillips SM, Rakobowchuk M, Macdonald MJ, McGee SL, Gibala MJ, « Similar metabolic adaptations during exercise after low volume sprint interval and traditional endurance training in humans », The Journal of Physiology, vol. 586, no 1,‎ , p. 151–160 (DOI 10.1113/jphysiol.2007.142109)
  11. ↑ Jelleyman C, Yates T, O'Donovan G, Gray LJ, King JA, Khunti K, Davies MJ, « The effects of high-intensity interval training on glucose regulation and insulin resistance: a meta-analysis », Obesity Reviews, vol. 16, no 11,‎ , p. 942–961 (DOI 10.1111/obr.12317)
  12. ↑ Little JP, Gillen JB, Percival ME, Safdar A, Tarnopolsky MA, Punthakee Z, Jung ME, Gibala MJ, « Low-volume high-intensity interval training reduces hyperglycemia and increases muscle mitochondrial capacity in patients with type 2 diabetes », Journal of Applied Physiology, vol. 111, no 6,‎ , p. 1554–1560 (DOI 10.1152/japplphysiol.00921.2011)
  13. ↑ Wewege M, van den Berg R, Ward RE, Keech A, « The effects of high-intensity interval training vs. moderate-intensity continuous training on body composition in overweight and obese adults: a systematic review and meta-analysis », Obesity Reviews, vol. 18, no 6,‎ , p. 635–646 (DOI 10.1111/obr.12532)
  14. ↑ (en) Rhona Martin-Smith, Ashley Cox, Duncan S. Buchan et Julien S. Baker, « High Intensity Interval Training (HIIT) Improves Cardiorespiratory Fitness (CRF) in Healthy, Overweight and Obese Adolescents: A Systematic Review and Meta-Analysis of Controlled Studies », International Journal of Environmental Research and Public Health, vol. 17, no 8,‎ , p. 2955 (ISSN 1660-4601, DOI 10.3390/ijerph17082955, lire en ligne, consulté le )
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  16. ↑ (en) Zoran Milanović, Goran Sporiš et Matthew Weston, « Effectiveness of High-Intensity Interval Training (HIT) and Continuous Endurance Training for VO2max Improvements: A Systematic Review and Meta-Analysis of Controlled Trials », Sports Medicine, vol. 45, no 10,‎ , p. 1469–1481 (ISSN 1179-2035, DOI 10.1007/s40279-015-0365-0, lire en ligne, consulté le )
  17. ↑ (en) C. Jelleyman, T. Yates, G. O'Donovan et L. J. Gray, « The effects of high-intensity interval training on glucose regulation and insulin resistance: a meta-analysis: The effects of HIIT on metabolic health », Obesity Reviews, vol. 16, no 11,‎ , p. 942–961 (DOI 10.1111/obr.12317, lire en ligne, consulté le )
  18. ↑ (en) Florie Maillard, Bruno Pereira et Nathalie Boisseau, « Effect of High-Intensity Interval Training on Total, Abdominal and Visceral Fat Mass: A Meta-Analysis », Sports Medicine, vol. 48, no 2,‎ , p. 269–288 (ISSN 1179-2035, DOI 10.1007/s40279-017-0807-y, lire en ligne, consulté le )
  19. ↑ (en) Romeo B. Batacan, Mitch J. Duncan, Vincent J. Dalbo et Patrick S. Tucker, « Effects of high-intensity interval training on cardiometabolic health: a systematic review and meta-analysis of intervention studies », British Journal of Sports Medicine, vol. 51, no 6,‎ , p. 494–503 (ISSN 0306-3674 et 1473-0480, PMID 27797726, DOI 10.1136/bjsports-2015-095841, lire en ligne, consulté le )
  20. ↑ « Seven Workout Application : build muscles, loose weight, get back in shape. », sur sites.google.com (consulté le )
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