Handball : Améliorer sa capacité à répéter les sprints

Cet article fait référence à l’introduction du mémoire de Master 2 Entrainement et Optimisation de la Performance Sportive de Corentin Pic réalisé à l’Université de Montpellier (2021/2022) sous la direction de Guillaume PY.

Titre du mémoire : Les effets de divers entraînements en répétition de sprints (hypoventilation volontaire et récupération décroissante) sur l’amélioration de la capacité à répéter les sprints chez des jeunes handballeurs.

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Le handball est un sport collectif dans lequel deux équipes de sept joueurs s’affrontent. Les deux équipes se disputent un ballon, qu’ils doivent envoyer dans une cible (le but) protégée par une ligne défensive, et une zone dans laquelle seul le gardien peut accéder.

Le handball est un sport qui requiert de nombreuses qualités physiques (de la force, de la puissance, de la vitesse ou encore de l’endurance).

Un match de handball est composé de deux périodes de trente minutes de jeu, au cours desquelles les joueurs alternent entre des phases d’attaque placées, de contre-attaque et des phases défensives. Toutes ces actions ne se font pas à la même intensité.

En 2020, des chercheurs ont quantifié les différences d’effort entre ces différentes phases de jeu (Manchado et al., 2020). Leurs résultats ont montré que les distances moyennes parcourues par les différents postes étaient similaires : 1388 m +/- 2627 m pour l’attaque et 1305 m +/- 5059 m pour la défense.

Ces distances sont parcourues en moyenne en 15 min 41 sec pour les phases d’attaque et en 15 min 24 sec pour les phases de défense.

Cependant, lorsque Manchado et collaborateurs ont normalisé le temps passé sur le terrain par la distance couverte par le joueur, ils ont trouvé des différences significatives pour les phases de défense par rapport aux phases d’attaque. Les joueurs marchent 20% de plus en défense que pendant les phases d’attaque.

C’est également en défense, qu’ils effectuent le plus de courses à haute intensité (+25,2%). Au contraire, les phases de jogging sont 29,6% supérieures lors des phases d’attaque comparativement aux phases de défense.

Ces différences s’expliquent par le fait que c’est l’équipe en attaque qui dicte les actions des défenseurs. En effet, les attaquants cherchent à déplacer les défenseurs afin de créer une zone d’accès à la cible, pour marquer un but dans les meilleures conditions possibles.

Pour cela, les attaquants effectuent des courses plus longues mais de plus faible intensité, là où les défenseurs doivent moins se déplacer mais en moins de temps pour venir bloquer l’attaquant adverse.

Les différences ne se limitent pas simplement aux distances à parcourir entre les deux phases de jeu.

En effet, dans cette même étude Manchado et collaborateurs (2020) ont montré qu’il existait même des différences dans chacune de ces phases de jeu en fonction du poste.

Offensivement, les ailiers réalisent plus de course à haute intensité que les autres postes de jeu. Pour la défense, on peut voir une grande différence entre les n°3 bas (Center Back) qui réalisent le plus de distance à faible intensité contrairement au n°3 haut (Front Center Back) qui couvrent le plus de distance à haute intensité.

Dans leurs études, Karcher and Buchheit (2014) ont quantifié la proportion des courses à haute intensité au cours d’un match de handball. Ce qui représente 7,9 +/- 4,9 % du temps de jeu total pour un joueur indépendamment du poste de jeu.

En termes de distance, les actions à haute intensité représentent 1,7 +/- 0,9 % de la distance totale parcourue par un joueur. Ces actions sont d’une grande importance car ce sont elles qui amènent les actions de but et donc influencent le résultat final du match.

En effet, dans ces actions à haute intensité, on retrouve des duels directs entre attaquant et défenseur, des prises d’intervalles ou des fermetures d’intervalles, des contre-attaques, des enchainements de course qui amènent ou non à des situations de tir.

Les actions de tir et leurs chances de réussite influencent le résultat final d’un match de handball. En effet, lors d’un match, c’est l’équipe qui marque plus de but que son adversaire qui remporte le match.

Ces données de réussite au tir sont à mettre en relation avec les données anthropométriques des joueurs de handball.

Les attaquants ont pour objectif de marquer un but, ils sont contraints de manipuler et de déplacer les défenseurs afin d’accéder à la zone de but entre deux défenseurs, pour cela il faut prendre de vitesse sont vis-à-vis, ou bien de tirer par-dessus la ligne défensive.

Mais à haut-niveau, les espaces entre deux défenseurs sont restreints. Effectivement, si l’on regarde l’étude de Schwesig et collaborateurs (2017), le profil moyen du joueur de handball en 1^ère division allemande est de 96,6 kg pour 1,92 m.

Chez les jeunes : même constat, les joueurs sont de grande taille. Dans l’étude de Aloui et collaborateurs (2019) sur des jeunes handballeurs de 18 ans, le profil moyen des joueurs est de 81,1 kg pour 1,82 m. Cela se traduit sur le terrain et dans le jeu par moins d’espace entre les défenseurs.

Afin de pouvoir exploiter au mieux les espaces entre ces défenseurs, les qualités de vitesse et d’accélération sont importantes. Lors de la coupe du monde 2007, Luig et al., (2008) ont mesuré les distances moyennes de sprint en fonction des postes de jeu.

Ils ont trouvé que les joueurs effectués en moyenne des sprints de 5 à 7 m pour les pivots, 8 m pour les arrières et 15 à 18 m pour les ailiers. Ces sprints sont donc effectués sur de petites distances qui permettent rarement d’atteindre la vitesse maximale.

En effet, les sportifs de sports collectifs atteignent généralement leur vitesse maximale entre 20 et 30 mètres, contre 60 mètres pour les meilleurs sprinteurs mondiaux (Brüggeman et al., 1999).

Le nombre de sprints par poste de jeu a été quantifié par l’équipe de Póvoas et al., (2014) sur des joueurs de handball élite. Ils ont déterminé qu’en moyenne un joueur de handball effectue 22 +/- 9 sprints (> 25 km/h) au cours d’un match indépendamment du poste de jeu.

Il en sort également que les ailiers effectuent plus de sprint que les autres postes de jeu (25 +/- 9 sprints par match). Pour les arrières et les pivots, ils effectuent respectivement 22 +/- 11 sprints et 19 +/- 8 sprints.

Au vu de ces nombres de sprint par poste, il parait important de travailler la capacité à répéter les sprints (Repeated Sprint Ability, RSA) pour diminuer la perte de performance au cours du match.

La capacité à répéter des sprints est une qualité complexe qui est liée à la fois à des facteurs neuromusculaires (l’activation musculaire et les stratégies de recrutement) ainsi qu’à des facteurs métaboliques (capacité de resynthèse de la phosphocréatine, la capacité d’oxydation, concentration en ions H+ et pouvoir tampon).

Les sprints répétés nécessitent d’énormes quantités d’énergie sur de courtes périodes. Cette énergie est fournie principalement par la glycolyse anaérobie (Bogdanis et al., 1996) avec une augmentation progressive de la contribution énergétique du métabolisme aérobie au fur et à mesure des répétitions (Gaitanos et al., 1993).

Le RSA est caractérisé par de courtes séquences de sprint (<10 sec), entrecoupés de courtes périodes de récupération incomplètes (<60 sec). Dans les sports collectifs comme le handball, on retrouve ce type d’effort : les sportifs doivent produire des efforts maximaux ou quasi-maximaux et répéter ces performances tout au long du match. Comme le handball est un sport d’opposition il faut donc être plus rapide que son adversaire pour gagner ses duels. Pour cela, il faut à la fois être rapide sur un sprint maximal mais aussi avoir une plus faible diminution de ses performances au fur et à mesure de la répétition des efforts.

Quand on parle de répétition de sprints il existe deux types d’exercice : les exercices de sprints intermittents et les exercices de répétition de sprint (RSE).

L’exercice de sprint intermittent peut être caractérisé par des sprints de courte durée (10 secondes), entrecoupés de périodes de récupération suffisamment longues (60-300 secondes) pour permettre une récupération presque complète de la performance du sprint.

En comparaison, le RSE est caractérisé par des sprints de courte durée (10 secondes) entrecoupés de brèves périodes de récupération (généralement 60 secondes).

La principale différence réside dans le fait qu’au cours d’un exercice de sprint intermittent, il n’y a pas ou peu de diminution de la performance (Balsom et al., 1992), alors qu’au cours du RSE, il y a une diminution marquée de la performance (Bishop et al., 2004).

Cette distinction est importante car les facteurs contribuant à la fatigue sont probablement différents pour ces deux types d’exercice.

Pour des exercices de type répétition de sprint (RSE), la fatigue correspond à la réduction de la vitesse quand la séance est courue et par la diminution de la puissance produite quand la séance est réalisée sur ergomètre. Elle apparait très vite, dès le second sprint (Mendez-Villanueva, Hamer and Bishop, 2008).

La fatigue peut être causée par une variété de facteurs, allant d’une altération de la commande motrice dans le cortex moteur (facteurs neuronaux) à l’accumulation de métabolites dans les fibres musculaires (facteurs musculaires), et qu’il n’existe pas de mécanisme global responsable de toutes les manifestations de la fatigue.

Pour quantifier la capacité à résister à la fatigue au cours d’un RSA il existe deux termes : l’index de fatigue (FI) et le pourcentage de diminution de la performance (Sdec).

L’index de fatigue est calculé en prenant la diminution de la performance entre la meilleure et la pire des performances (Équation 1).

FI=100*((Sbest-Sworst)/Sbest). Equation 1.

Le pourcentage de diminution de performance, lui, quantifie la fatigue en comparant l’effort total avec la performance idéale, c’est à dire qu’on prend le meilleur sprint et qu’on le maintien sur l’ensemble des sprints (Équation 2).

Sdéc(%)=(1-((S1+S2+…+Sfinal)/(Sbest*nombre de sprint)))*100. Équation 2.

Une modification doit être faite sur la formule quand la performance est courue, car le temps augmente entre les sprints au fur et à mesure que la fatigue s’installe (Équation 3).

Sdéc(%)=(((S1+S2+…+Sfinal)/(Sbest*nombre de sprint))-1)*100. Équation 3.

Un des avantages du Sdéc est qu’il considère l’ensemble des sprints, là où le FI est influencé uniquement par le meilleur et le moins bon sprint. Glaister et al., (2008) ont conclu que le calcul du Sdéc est la plus valide et reproductible des formules pour quantifier la fatigue lors d’un test de RSA. C’est donc cette formule que l’on utilisera dans cette étude.

Un déterminant important de la fatigue au cours de RSE est la performance sur le premier sprint, qui est positivement corrélée avec la diminution de la performance au cours des sprints suivants (Mendez-Villanueva, Hamer and Bishop, 2008 ; Bishop, Lawrence and Spencer, 2003).

Cela peut probablement être attribué au fait que les sujets ayant une meilleure performance initiale au sprint auront une quantité plus importante de métabolites musculaires, découlant d’une contribution anaérobie plus élevée, qui à son tour entraine une diminution de performance plus importantes (Gaitanos et al., 1993).

À l’appui de cette affirmation, Mendez-Villanueva, Hamer and Bishop, (2008) ont signalé que les personnes ayant des réserves de puissance anaérobie plus faibles, ce qui implique une moindre dépendance au métabolisme anaérobie, présentaient une plus grande résistance à la fatigue lors de sprints répétés en cyclisme.

Cela suggère que les voies métaboliques soutenant la production de force, et non la force absolue générée en soi, pourraient expliquer les diminutions de puissance pendant le RSE.

Par conséquent, la performance du premier sprint en soi ne peut pas expliquer à elle seule les baisses de performance pendant les RSE.

En effet, Mendez-Villanueva, Hamer and Bishop, (2007) ont mis en évidence que des contractions musculaires antérieures fatigantes (c’est-à-dire une série de sprints répétés) exacerbaient le taux de développement de la fatigue lors des sprints suivants, bien que la puissance initiale du sprint soit identique.

Il ne fait aucun doute que la fatigue ressentie au cours d’un RSE est influencée par la nature de la tâche exécutée (Enoka and Stuart, 1992).

Par exemple, la résistance à la fatigue au cours d’un RSE ne sera pas la même s’il est exécuté en cyclisme ou en course à pied. Le décrément au cours des protocoles de répétition de sprint en cyclisme est de 10 à 25%.

Ils ont généralement été signalés comme étant supérieur à ceux des protocoles de répétition de sprint en course à pied ou le décrément de performance est de l’ordre de 5 à 15%. L’apparition de la fatigue au cours du RSE semble également dépendre de la surface de course (piste de goudron intérieure, terrain de football extérieur, gerfloor).

De plus, la résistance à la fatigue pendant le RSE dépend du nombre de répétitions, de la durée des périodes de travail (Little and Williams, 2007), de la nature de la récupération (Buchheit et al., 2009 ; Castagna et al., 2008), de la durée (Billaut and Basset, 2007) et de l’intensité (Spencer et al., 2008) de la récupération entre les sprints.

Sur l’ensemble de ces études, les temps de récupération sont fixes. Or, dans des sports collectifs comme le handball les périodes de récupération sont aléatoires. Ils sont imposés par des facteurs tactiques et la capacité du joueur à choisir lui-même l’intensité et la nature de ses exercices.

En manipulant différents schémas de récupération, Billaut and Basset (2007) se sont aperçus qu’il y avait des différences de réponses périphériques lors d’un entraînement en répétition de sprints.

En effet, quand la récupération était croissante ils ont observé une diminution de la performance très tôt dans les répétitions (sur la Pmax et la Pmoy), associé à un travail total plus faible que pour les autres schémas de récupération.

Pour le schéma de récupération décroissant ils ont vu une plus grande diminution de la puissance de sortie au cours de l’ensemble des sprints ainsi que des ajustements neuromusculaires post sprints plus importants.

Ils ont conclu que les déficiences périphériques sont à l’origine des principales différences sur la capacité à répéter les sprints entre les schémas de récupération.

Les travaux de Glaister et al., (2008) ont mis en évidence que l’amélioration des performances sur un RSA quand la récupération est de 30 secondes versus 10 secondes est dû à une potentialisation qui se produit au cours des premiers sprints.

Pour les récupérations trop courte l’homéostasie n’a pas le temps de revenir et les métabolites musculaires s’accumulent et entrainent une baisse de performance par la dégradation plus précoce de la fonction musculaire.

Pour une même charge de travail, la durée de la récupération pourrait affecter la contribution métabolique de chaque système énergétique, et donc une augmentation de la fonction musculaire, entrainant une amélioration de la capacité à répéter les sprints.

Il nous parait donc intéressant de tester un protocole d’entraînement en répétition de sprints avec un schéma de récupération décroissant.

L’étude de Gatterer et al., (2014) sur des jeunes footballeurs de 15,3 +/- 0,5 ans, nous permet d’avoir des données sur des jeunes joueurs de sport collectif effectuant un test de RSA sur aller-retour de 20 mètres. Les résultats pour le sprint le plus rapide sont de 7,1 +/- 0,3 secondes le total des temps de sprint est de 45,0 +/- 1,6 secondes et le décrément de performance est de 5,1 +/- 1,4%.

Des études ont cherché à connaitre l’impact de l’entraînement en vitesse par rapport à l’impact de l’entraînement en endurance sur l’amélioration de la capacité à répéter les sprints.

D’après l’étude de Buchheit et al. (2008) sur des jeunes handballeurs, l’ajout de courses intermittentes de haute intensité à l’entraînement amène des gains supérieurs sur les sprints répétés très courts (6 s).

Inversement dans l’étude de Bravo et al. (2008) sur des jeunes joueurs de football, c’est l’entraînement en sprints répétés de six secondes qui s’est avéré plus efficace et a permis une plus grosse amélioration du RSA.

Il semble donc exister différentes stratégies d’entraînements ciblant chacune différentes composantes métaboliques, neuronales et physique de l’organisme permettant d’augmenter la capacité à répéter les sprints.

D’autres études ont montré que l’utilisation d’un entraînement par intervalles de 30 secondes en sprint pourrait être une méthode innovante et efficace en termes de temps pour induire une amélioration de la capacité à répéter les sprints (Burgomaster et al., 2008 ; Gibala et al., 2006).

L’efficacité de ce type d’entraînement semble être le résultat d’une forte sollicitation simultanée des systèmes énergétiques anaérobies et aérobies (Gibala and McGee, 2008).

Sur une courte période, elle permet de favoriser les adaptations neuronales et augmenter les niveaux de Cr musculaire avec des améliorations de la capacité d’oxydation musculaire, une augmentation du glycogène musculaire ainsi qu’une amélioration de la capacité du pouvoir tampon.

Il a également été suggéré que la capacité de sprints répétés est fortement liée à la vitesse maximale (Pyne et al., 2008). Ainsi, une méthode d’entraînement basée sur le développement de la vitesse pourrait également entrainer une amélioration de la capacité à répéter les sprints.

Des chercheurs ont fait la synthèse des différentes formes de travail qui permettent d’améliorer la capacité à répéter les sprints (Bishop, Girard and Mendez-Villanueva, 2011). Ils ont exposé quatre types d’entraînements pour augmenter cette capacité : l’entraînement en sprints répétés, l’entraînement en sprints, les jeux à effectifs réduits et enfin l’entraînement en résistance.

Récemment il a été montré que le RSA peut être amélioré en utilisant l’entraînement en hypoxie induit par une hypoventilation (RSH). En comparaison avec un entrainement en normoxie, le RSH a permis une augmentation plus importante du RSA lors d’un entraînement de 4 semaines sur vélo (Faiss et al., 2013).

Cette augmentation a également été montré dans des sports collectifs tels que le rugby et le football (Fornasier-Santos, Millet and Woorons, 2018; Gatterer et al., 2014). Le RSH semble donc être un bon moyen pour augmenter la performance en RSA.

L’entrainement en hypoxie est caractérisé par une plus faible concentration en O2 dans le sang et donc dans le muscle. Cette diminution de l’O2 disponible affecte la fonction musculaire et un grand nombre de gènes.

L’entraînement intermittent hypoxique provoque des réponses cellulaires par l’intermédiaire d’HIF1-a (Zoll et al., 2006). Lors d’un entraînement en hypoxie il y a des adaptations qui compensent la diminution de la concentration en O2.

On peut notamment observer une vasodilation qui va augmenter le flux sanguin pour garder l’approvisionnement en O2 dans les muscles constants (Casey and Joyner, 2012).

De plus une étude a montré que les fibres à contraction rapide, qui sont préférentiellement recrutées lors du sprint, s’adaptent mieux à une demande énergétique élevée avec une extraction d’O2 plus importante que leurs homologues à contraction lente (McDonough et al., 2005) si la concentration en oxygène chute dans le muscle (comme lors d’une hypoxie).

Par conséquent, on peut supposer que l’entraînement en RS en hypoxie (RSH) pourrait induire des adaptations bénéfiques au niveau musculaire avec un meilleur niveau de perfusion sanguine induisant une meilleure utilisation de l’O2 par les fibres rapides.

Cependant l’organisation d’un camp d’entraînement en altitude ou l’utilisation d’un appareil hypoxique limite la faisabilité de ce type d’entraînement. Pour contourner ce problème, il est possible de stopper volontairement et momentanément sa respiration afin de créer des conditions d’hypoxie.

Cette méthode se nomme l’hypoventilation volontaire. Cette technique repose sur le fait de retenir sa respiration à un faible volume pulmonaire au cours des répétitions de sprints. Dans les faits, le sportif doit juste avant de commencer le sprint expirer normalement (jusqu’à la capacité fonctionnelle résiduelle), puis bloquer sa respiration et effectuer le sprint.

Une fois le sprint fini le sportif doit expirer afin d’évacuer le CO2 qui s’est accumulé dans les poumons durant le sprint (Woorons et al., 2007 ; Woorons et al., 2010). Plusieurs études ont montré une amélioration de la RSA après un entraînement de répétition de sprint en hypoventilation.

Leurs résultats ont montré une augmentation du nombre de sprints avant l’épuisement (de 26% à 58%) chez des nageurs et des rugbymans (Trincat, Woorons and Millet, 2017 ; Fornasier-Santos, Millet and Woorons, 2018).

Il a également été montré une augmentation significative de près de 25% de la performance chez des jeunes joueurs de basketball (Lapointe et al., 2020).

Ainsi, la technique d’hypoventilation volontaire permet pour les athlètes de sport collectif d’avoir une meilleure endurance de sprint.

La fatigue est donc moins importante avec l’accumulation d’efforts maximaux permettant de conserver une meilleure technique et une plus grande lucidité.

Ceci est particulièrement intéressant en fin de partie où le succès de l’équipe est en jeu. La plus grande réoxygénation musculaire observée pendant  les périodes de récupération peut faciliter la resynthèse de la phosphocréatine (McMahon and Jenkins, 2002).

La disponibilité de la phosphocréatine est très critique pour le RSA et devient avec la voie aérobie la principale source d’énergie à mesure que les sprints se répètent tandis que la contribution de la glycolyse anaérobie lactique s’estompe progressivement (Billaut and Bishop, 2009 ; Girard, Mendez-Villanueva and Bishop, 2011).

L’entraînement avec en hypoventilation volontaire a également conduit à un meilleur maintien des valeurs initiales d’activité électrique musculaire et de fréquences de stimulations concomitantes à une amélioration de l’endurance de sprint lors des répétitions ultérieures.

Ceci pourrait être expliqué par un milieu métabolique musculaire plus efficient dû à la meilleure réoxygénation. Ainsi, les rétroactions inhibitrices vers le système nerveux centrales seraient limitées et l’excitabilité de la membrane serait mieux maintenue (Amann and Dempsey, 2008).

D’après cette revue de littérature, l’amélioration de la capacité à répéter des sprints est déterminante dans la performance au handball comme dans de nombreux sports collectifs. Dans cette étude, on va se questionner sur les effets d’un entrainement en sprints répétés avec hypoxie volontaire, sans hypoxie volontaire et avec une récupération décroissante sur l’amélioration de la capacité à répéter les sprints chez des jeunes handballeurs.

Pour cela, 23 joueurs du pôle espoir de handball ont été répartis en trois groupes expérimentaux : un groupe qui va travailler en répétition de sprints normaux (RSN), un groupe qui va travailler en répétition de sprints en hypoxie induite par une hypoventilation volontaire (RSH) et un groupe qui va travailler en répétition de sprints avec une récupération décroissante (RSR).

Chacun de ces groupes va réaliser deux séances par semaine pendant 6 semaines en plus de leur entraînement spécifique.

Nous avons donc voulu déterminer si (1) l’entraînement en sprints répétés permet une amélioration de la capacité à répéter les sprints ; si (2) l’entrainement en hypoxie volontaire permet une amélioration plus importante de la capacité à répéter les sprints ; si (3) l’entraînement avec des récupérations décroissantes entraine une amélioration plus importante de la capacité à répéter les sprints.

Hypothèses de départ :

• L’entraînement en sprints répétés permet d’améliorer la capacité à répéter les sprints.
• L’entrainement en hypoxie volontaire induit une amélioration plus importante de la capacité à répéter les sprints que l’entraînement classique de répétition de sprints.
• L’entraînement en récupération décroissante induit une amélioration plus importante de la capacité à répéter les sprints que l’entraînement classique de répétition de sprints.
• Les trois modalités d’entraînement n’augmentent pas significativement la vitesse du premier sprint.

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