Les capteurs d'oxygène musculaire sont-ils la prochaine grande forme physique portable ?

May 19, 2023

Une petite entreprise du Minnesota pense avoir développé l'avenir de la technologie du fitness. Maintenant, il doit apprendre au reste d'entre nous comment l'utiliser.

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Lors d'un entraînement typique dans la Sierra Nevada espagnole, le champion de triathlon olympique de Tokyo Kristian Blummenfelt pourrait commencer près de Grenade, à environ 3 000 pieds au-dessus du niveau de la mer, et finir jusqu'à 10 000 pieds. Le contrôle de l'intensité est l'un des principaux mantras de l'équipe norvégienne de triathlon de classe mondiale : chaque entraînement n'est ni plus facile ni plus difficile que ce que l'entraîneur prescrit. Mais le changement d'altitude rend difficile le rythme. Au fur et à mesure que l'air devient plus mince, la diminution constante des niveaux d'oxygène signifie que la fréquence cardiaque et la puissance de sortie n'indiquent plus de manière cohérente à quel point le corps travaille dur. Le lactate, qui nécessite une petite goutte de sang, est une mesure trop lourde pour les garder sur la cible. Blummenfelt et ses partenaires d'entraînement s'appuient donc 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 demande de l'oxygène. La mesure de laboratoire standard est le test VO2 max, qui quantifie la quantité d'oxygène que vous pouvez inhaler, 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 ses doigts atteint la fin de son endurance, il se peut qu'il ne respire même pas fort. Ce sont les muscles de ses avant-bras qui ne peuvent pas obtenir d'oxygène assez rapidement, même s'il y en a beaucoup qui circulent ailleurs dans le corps. Si vous collez un capteur d'oxygène musculaire légèrement plus grand qu'une pochette 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 tombera. Feldmann les a également utilisés avec 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 dans les muscles et les tissus en dessous qui transportent l'oxygène. Si ce nombre augmente vers 100 %, cela signifie que l'apport d'oxygène dépasse les besoins du muscle ; s'il se rapproche de zéro, la demande dépasse l'offre. Pédaler aussi fort que possible pendant cinq minutes peut faire descendre 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", déclare Brad Wilkins, physiologiste à l'Université Gonzaga et ancien directeur. au laboratoire de recherche sportive de Nike. Mais les appareils NIRS étaient encombrants et coûteux, à partir de 15 000 $, ils quittaient donc rarement le laboratoire.

Cela a commencé à changer en 2012, lorsqu'un ingénieur en mécanique du Minnesota nommé Roger Schmitz a commencé à développer un capteur NIRS plus simple et moins cher. Au début, Schmitz a pensé qu'il pourrait intégrer la technologie dans un dispositif médical, pour des conditions telles que l'insuffisance cardiaque, mais un cardiologue de l'Université du Minnesota l'a averti que l'obtention de l'approbation de la FDA serait un énorme obstacle. "Il a dit : 'Pourquoi ne le faites-vous 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 initial qui oscillait autour de 1 000 $. Dans les années qui ont suivi, quelques rivaux moins chers, fabriqués par BSX et Humon, ont émergé, 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 sur laquelle Schmitz et d'autres débattent depuis près d'une décennie maintenant : 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, notamment un physiologiste et entraîneur nommé Juerg 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 dès 2014, et des membres de l'équipe nationale canadienne de kayak les ont attachés 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 avec des athlètes, dont le champion olympique de marathon Eliud Kipchoge.

L'équipe Breaking2 voulait utiliser l'oxygène musculaire pour signaler si le rythme nécessaire pour surmonter la barrière des deux heures de marathon 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 en baisse - révèle un "taux métabolique critique" qui sépare les efforts durables des efforts non durables et, dans ce dernier cas, prédit combien de temps vous êtes parti avant de toucher le mur. C'est le genre d'informations que vous aimeriez peut-être afficher sur une montre connectée, mais l'interprétation des données en temps réel est délicate, car d'autres facteurs tels que la durée et l'intensité d'un échauffement peuvent influencer 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 lactate et de VO2 max en laboratoire pour identifier les intensités d'entraînement clés, puis les comparent à un niveau donné d'oxygène musculaire. Par exemple, le seuil de lactate de Blummenfelt se produit à un niveau d'oxygène musculaire de 18 à 19 %, mesuré sur ses quadriceps. Avant les Jeux olympiques, il a pu tenir cela pendant 70 à 80 minutes; avant ses débuts à l'Ironman en novembre, où il a réalisé le temps le plus rapide jamais enregistré, il l'a poussé à environ 90 minutes. La lecture de l'oxygène musculaire a maintenu ses efforts d'entraînement au niveau souhaité, quels que soient les effets de l'altitude, de la chaleur et d'autres facteurs environnementaux. "Je l'utilise principalement pour prescrire l'intensité", dit Bu, "surtout lors de la traversée de nouveaux climats."

Compte tenu des résultats publiés par les triathlètes de Bu, il est inévitable que davantage d'athlètes expérimentent l'oxygène musculaire, peut-être dans l'un des dizaines de centres d'entraînement certifiés Moxy à travers le pays. Mais même Schmitz avertit que les utilisateurs ne doivent pas s'attendre à des réponses faciles de l'appareil. "Le corps humain est complexe", dit-il. "Si vous convertissez 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 horrible en apprenant aux gens à l'utiliser", souligne-t-il. Le défi, alors, n'est pas sur la technologie ; il s'agit de communication. "Je pense absolument 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. « Maintenant, comment traduire cela ? »