O₂Hb et HHb : ce que dit votre capteur NIRS

il y a 13 heures

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O₂Hb et HHb : ce que dit votre capteur NIRS

Et comment ne pas lui faire dire ce qu'il ne dit pas

Cyril Ricci, HNS Performance · novembre 2026

Un capteur NIRS comme le Moxy affiche une saturation musculaire en oxygène, la SmO₂, et une quantité d'hémoglobine, la THb.

Beaucoup de logiciels en tirent deux autres courbes : l'oxyhémoglobine (O₂Hb) et la désoxyhémoglobine (HHb), elles sont utiles, à condition de savoir d'où elles viennent.

Cet article explique ce qu'elles sont, pourquoi on peut les calculer, comment les lire, et les erreurs de lecture les plus fréquentes.

Deux mesures, quatre chiffres

Le capteur envoie de la lumière proche infrarouge dans le muscle, à quatre longueurs d'onde (680, 720, 760 et 800 nm), et mesure ce qui revient à deux détecteurs placés à 12,5 et 25 mm de la source (McManus et al. 2018).

Il en tire deux grandeurs, dans le petit volume de tissu traversé par la lumière :

SmO₂ : la part de l'hémoglobine qui porte de l'oxygène, en %. La myoglobine du muscle absorbe la lumière presque de la même façon : le capteur ne la distingue pas de l'hémoglobine, et le signal mêle les deux
THb : la quantité totale d'hémoglobine (et de myoglobine) sous le capteur, affichée en g/dL sur une échelle relative propre au Moxy. Ce n'est pas l'hémoglobine sanguine de l'athlète.

La fiabilité et la validité de l'échelle de SmO₂ de 0 à 100 % ont été évaluées par un protocole d'occlusion artérielle (Feldmann et al. 2019).

L'O₂Hb (hémoglobine chargée en oxygène) et la HHb (hémoglobine qui a cédé son oxygène) ne sont pas mesurées en plus : elles sont calculées à partir des deux premières.

Pourquoi le calcul est légitime

Par définition, la THb est la somme des deux formes d'hémoglobine, et la SmO₂ est la part de la forme chargée en oxygène :

THb = O₂Hb + HHb SmO₂ = O₂Hb / THb × 100

Deux équations, deux inconnues. Si l'on connaît la SmO₂ et la THb, on retrouve exactement les deux autres :

O₂Hb = THb × SmO₂ / 100 HHb = THb − O₂Hb

Exemple : THb 13,36 et SmO₂ 43,8 % donnent O₂Hb = 13,36 × 0,438 = 5,85 et HHb = 13,36 − 5,85 = 7,51.

À retenir.

Le calcul ne crée aucune information, les quatre courbes sont deux mesures écrites de quatre façons, et les incertitudes de la THb (échelle relative, graisse) passent telles quelles dans l'O₂Hb et la HHb.

Quand la THb ne bouge pas, l'O₂Hb et la HHb bougent forcément en miroir : voir l'O₂Hb baisser pendant que la HHb monte ne « confirme » donc rien.

C'est la même information, vue deux fois.

Pourquoi décomposer ?

Parce que la SmO₂ seule est un pourcentage, elle peut baisser parce que le muscle prélève plus d'oxygène, parce que l'apport baisse, ou parce que la composition du sang sous le capteur change (afflux de sang artériel, sang veineux qui stagne).

Séparer la THb de la charge en oxygène aide à orienter la lecture.

Cela ne permet pas, seul, de trancher entre apport et utilisation.

Première règle : regarder la THb d'abord

À puissance stable, la THb renseigne sur la quantité d'hémoglobine sous le capteur. On lit l'O₂Hb et la HHb ensuite.

Ce qui suit décrit ce que l'on voit ; les causes possibles restent des hypothèses.

Ce qu'on voit	Lecture
THb stable, HHb ↑, O₂Hb ↓	Désaturation à THb stable. Lecture : extraction plus forte par rapport à l'apport (utilisation qui monte ou apport qui baisse : le capteur ne sépare pas les deux)
THb stable, HHb ↓, O₂Hb ↑	Réoxygénation à THb stable (apport qui monte ou utilisation qui baisse : même limite)
THb ↑ portée par l'O₂Hb	Hausse de THb portée par la composante oxygénée. Hypothèses : afflux de sang (vasodilatation, recrutement de capillaires), sang de la peau avec la chaleur
THb ↑ portée par la HHb	Hausse de THb portée par la composante désoxygénée. Hypothèse : sang veineux qui s'accumule (pression dans le muscle, gros couple, basse cadence)
THb ↓ et HHb ↑	La HHb monte malgré la baisse de THb : la désaturation dépasse cette baisse. Hypothèses sur la baisse de THb : vasoconstriction, compression du muscle, capteur qui bouge
THb ↓ et HHb ↓	Baisse des deux composantes. Hypothèses : moins de sang sous le capteur (compression), déplacement du capteur

Comment décider que la THb est « stable » ?

Il n'existe pas de seuil publié pour le Moxy.

Ma convention de travail : juger d'abord la variation de THb contre son propre bruit (voir la troisième règle).

Si elle le dépasse, on la compare à la variation de HHb, quand celle-ci est retenue :

|ΔTHb| sous 10 % de |ΔHHb|, la THb est considérée comme stable ; entre 10 et 30 %, peu variable, on donne les chiffres ; au-delà, on lit à la fois la variation de THb et l'extraction.

Deuxième règle : lire dans la série, pas entre les séries

Pendant une série à puissance constante, le capteur reste en principe au même endroit, et la peau, la température et la position changent moins qu'entre deux séries.

On compare le muscle à lui-même sur quelques minutes.

Concrètement : moyenne des trois dernières minutes moins moyenne des minutes 3 à 5. On écarte les deux premières minutes, qui portent la mise en route.

Une dérive de la peau ou de la température dans la série reste possible, et le capteur ne la distingue pas d'une dérive du muscle.

Comparer la première série de la séance à la dernière est tentant, mais entre les deux il s'est passé beaucoup de choses en plus de la puissance : du temps, de la chaleur, de la sueur, de la fatigue, peut-être un léger déplacement du capteur.

Si les séries sont faites dans l'ordre croissant, l'effet de la puissance est mélangé avec tout le reste.

Et un niveau qui paraît plat d'une série à l'autre ne prouve pas un plafond d'extraction : le muscle peut récupérer entre deux séries, puis repartir.

Troisième règle : retenir un changement seulement s'il dépasse le bruit

Le signal NIRS bouge tout seul d'une minute à l'autre.

Une HHb qui monte de 0,07 ne veut peut-être rien dire. Notre méthode, faisable sur un tableur :

pour chaque série, calculer la moyenne de chaque minute, de la minute 3 à la fin, puis les différences entre minutes successives

2. retirer à ces différences leur moyenne dans la série (cela enlève une dérive régulière), puis les regrouper pour toutes les séries de la séance, site par site

3. bruit minute σ = écart-type de ces différences, divisé par √2.

Regrouper les séries donne une quarantaine de valeurs au lieu de 5 à 7 : une estimation moins dépendante d'une seule série, sans validation statistique à ce stade

4. erreur attendue sur un Δ = σ × √(2/3), puisqu'on compare deux moyennes de trois minutes, et R = |Δ| / erreur attendue

5. deux seuils : seuil de vigilance = 2 × erreur attendue (R = 2) ; seuil de sélection HNS = 2,5 × erreur attendue (R = 2,5). Exemple : σ = 0,11 donne 0,18 et 0,23

6. cette convention retient un changement au-dessus du seuil de sélection ; entre les deux seuils, il est « à la limite du bruit » ; sous le seuil de vigilance, il est indéterminé, pas forcément absent. Sur un site calme, on peut dire « stable, à ± seuil près ».

Deux précautions. une dérive courbe dans la série gonfle σ, et des minutes qui se ressemblent d'une minute à l'autre le réduisent : le seuil est un ordre de grandeur, pas un test exact.

Et avec 4 capteurs et 8 séries, on fait 32 lectures : un ou deux changements « retenus » peuvent sortir par hasard.

Un résultat isolé se lit donc avec prudence.

Quand plusieurs séries sont à la limite ou dans le bruit, on regarde le sens.

S'il est le même dans toutes les séries (au moins 6), la répétition devient une information : on écrit « même sens dans toutes les séries ».

Mais ces séries partagent le même capteur et la même séance : une dérive commune (sueur, peau, pression du capteur) peut donner ce sens constant sans rien de musculaire.

On le dit.

Ces choix (fenêtres minutes 3 à 5 et trois dernières minutes, seuils de 2 et 2,5, 10 et 30 % pour la THb, constance du sens) sont des conventions de travail HNS.

Ils ne sont pas tirés d'une publication et seront testés sur plusieurs athlètes.

Un exemple réel

Cycliste sur route, séries à puissance stable de 8 et 10 minutes, quatre capteurs : vaste externe, vaste interne, intercostal et triceps.

Données anonymisées. Variations en g/dL, échelle relative Moxy.

Site et série	Δ HHb dans la série	Δ THb	Seuils du site : vigilance / sélection	Lecture
Vaste interne, zone VT2	+0,60	−0,02	0,18 / 0,23	Retenu, THb stable : la désaturation progresse au fil de la série. Même sens dans les 8 séries
Vaste externe, sous VT1	+0,07	+0,01	0,21 / 0,26	Sous le seuil de vigilance, sur un site calme : stable, à ± 0,2 près
Vaste externe, haut de la zone VT2	+0,38	−0,01	0,21 / 0,26	Retenu, THb stable : la désaturation progresse
Triceps, haut de la zone VT2	−0,50	0,00	0,52 / 0,65	Sous le seuil de vigilance, sur un site agité : indéterminé. Le même ordre de grandeur pèse moins ici
Intercostal, 8 séries	−0,30 à −1,08	−0,19 à +0,13	0,44 / 0,55	3 séries retenues, 2 à la limite, 3 dans le bruit ; HHb en baisse dans les 8 séries

Trois leçons.

Un même chiffre ne pèse pas pareil sur tous les sites : le triceps et l'intercostal sont deux à trois fois plus bruités que les vastes.

Un changement retenu sur son propre site n'a pas besoin de l'accord d'un autre site ; il reste un constat sur une série, à cet endroit.

Les autres sites servent ensuite à chercher pourquoi.

Enfin, la baisse de HHb intercostale dans les 8 séries est une tendance nette, mais elle n'exclut pas une dérive commune liée à la peau ou au capteur, sur un site très exposé.

Ce que le capteur ne dit pas pendant l'effort

Un débit sanguin : la THb est une quantité, pas un débit. Un sang qui circule plus vite à quantité égale ne se voit pas.

Un volume sanguin validé : la THb du Moxy n'a pas été validée comme mesure du volume sanguin local ; on l'utilise comme indicateur relatif de ses variations, sur un même site.
Une comparaison de niveaux entre deux sites ou deux athlètes : la THb est relative et sensible à l'épaisseur de graisse (forum développeurs Moxy).
On compare des variations, sur un même site.
Une mesure indépendante de la graisse : comparé à un autre appareil NIRS (PortaMon), le Moxy donne des valeurs proches sous environ 7 mm de graisse, et l'écart change surtout entre 7 et 10 mm (McManus et al. 2018).
Ce n'est pas une frontière universelle : on mesure le pli cutané et on le note.
Une mesure insensible à la pression : dans la même étude, les valeurs du Moxy baissent quand la pression extérieure dépasse environ 20 mmHg. Le capteur doit être maintenu, pas écrasé.
Tout le muscle : la mesure ne porte que sur les couches superficielles.
Une SmO₂ aussi fiable à haute intensité qu'à intensité modérée (Crum et al. 2017).
Du « sang désoxygéné » : le capteur voit un mélange de sang artériel, capillaire et veineux. On parle d'hémoglobine vide sous le capteur.
Une cause : une désaturation est un constat ; un mécanisme (recrutement de fibres, métaboréflexe, vasoconstriction) reste une hypothèse tant qu'une autre mesure ne vient pas l'étayer.

Pour l'expliquer à un athlète

Cette image simplifie un signal qui inclut aussi la myoglobine du muscle.

La THb, c'est le nombre de wagons présents sous le capteur à un instant donné.

L'O₂Hb, ce sont les wagons pleins d'oxygène

la HHb, les wagons vides.

La SmO₂, c'est le pourcentage de wagons encore pleins. « Si le nombre de wagons ne change pas et qu'il y en a de plus en plus de vides, ton muscle prélève plus par rapport à ce qui arrive. »

Et une phrase qui évite la confusion la plus fréquente : « le capteur compte les wagons, pas leur vitesse ».

En résumé

1. O₂Hb et HHb se calculent exactement à partir de la SmO₂ et de la THb, mais n'ajoutent aucune information ; elles portent sur l'hémoglobine et la myoglobine mêlées.

2. On regarde la THb d'abord : stable, on lit O₂Hb et HHb en miroir ; variable, on lit sa variation et l'extraction.

3. On lit dans la série en priorité ; la comparaison entre séries mélange la puissance et le temps.

4. Notre convention retient un changement lorsqu'il dépasse le bruit du site ; en dessous, il est indéterminé, pas forcément absent.

5. Ce qui est mesuré est un constat ; la cause est une hypothèse.

Références

· McManus CJ, Collison J, Cooper CE. 2018. J Biomed Opt 23:015007.

· Crum EM, O'Connor WJ, Van Loo L, Valckx M, Stannard SR. 2017. Validity and reliability of the Moxy oxygen monitor during incremental cycling exercise. Eur J Sport Sci 17(8):1037–1043.

· Feldmann A, Schmitz R, Erlacher D. 2019. Near-infrared spectroscopy-derived muscle oxygen saturation on a 0% to 100% scale: reliability and validity of the Moxy Monitor. J Biomed Opt 24(11):115001.

· Moxy, forum développeurs, « Understanding tHb ».