Ventilatory Strategies : A New Dimension of Sports Performance

Voici, en francais, notre 2 ème publication, vous pouvez télécharger ici l'étude complète

la citatation complète:

Ricci, C., & Bouverot, Z. (2025). Ventilatory Strategies : A New Dimension of Sports Performance. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.17657685

Introduction

Ces dernières années, une attention croissante s’est portée sur le système respiratoire en tant que facteur potentiellement limitant de la performance en endurance.

Bien que les systèmes cardiovasculaire et musculaire périphérique des athlètes d’endurance hautement entraînés subissent des adaptations structurelles et fonctionnelles profondes, les muscles ventilatoires — en particulier le diaphragme, les intercostaux et les muscles abdominaux impliqués dans l’expiration active — demeurent relativement sous-développés au regard des exigences physiologiques des sports d’endurance de haut niveau (Dempsey et al., 2020).

Cette sous‑adaptation paradoxale peut compromettre à la fois l’efficacité mécanique et la résistance à la fatigue des muscles respiratoires, en particulier lors d’exercices prolongés ou de haute intensité, où les besoins ventilatoires augmentent considérablement.

Lors d’un exercice réalisé à la consommation maximale d’oxygène (VO₂max), les muscles respiratoires peuvent représenter jusqu’à 15–20 % de la consommation totale d’oxygène et du débit sanguin systémique chez les athlètes d’endurance de haut niveau, alors que cette proportion dépasse généralement rarement 8–10 % chez les sujets non entraînés (Aaron et al., 1992 ; Harms et al., 1998 ; Marks et al., 2005).

Ce coût métabolique disproportionné met en évidence le rôle central des muscles ventilatoires dans la tolérance à l’exercice et la performance aérobie. En l’absence d’adaptations spécifiques ciblant ces muscles, les athlètes peuvent éprouver une fatigue respiratoire marquée, laquelle contribue à des limitations de performance (Legrand et al., 2007 ; Turner et al., 2016).

Les preuves scientifiques accumulées au fil de plusieurs décennies ont souligné l’importance de la fonction des muscles respiratoires dans les sports d’endurance (Boutellier et al., 1992 ; Romer et al., 2002).

Pourtant, les programmes d’entraînement en endurance traditionnels n’apportent pas des stimuli suffisants pour induire des améliorations significatives de la force ou de l’endurance des muscles respiratoires (Coast et al., 1990 ; Eastwood et al., 2001).

Bien que des études précurseures aient montré qu’un entraînement ciblé des muscles respiratoires (respiratory muscle training, RMT) pouvait améliorer à la fois la performance des muscles inspiratoires et expiratoires (Leith & Bradley, 1976), le scepticisme quant à son efficacité a persisté pendant de nombreuses années en raison d’incohérences méthodologiques, de la petite taille des échantillons, de conditions de contrôle insuffisantes et de protocoles d’entraînement hétérogènes (McConnell & Romer, 2004 ; Patel et al., 2012).

Des résultats plus récents indiquent toutefois que l’entraînement des muscles respiratoires (RMT) induit des adaptations fonctionnelles significatives, notamment une augmentation de la force des muscles inspiratoires et expiratoires, une réduction de la fatigue ventilatoire et une diminution de la perception de la dyspnée, y compris en conditions hypoxiques (Álvarez-Herms et al., 2019 ; Sk et al., 2012).

L’un des principaux mécanismes sous-jacents à ces bénéfices est l’atténuation du métaboréflexe respiratoire, un réflexe sympathique déclenché par la fatigue diaphragmatique qui restreint le flux sanguin vers les muscles locomoteurs afin de préserver la perfusion des muscles respiratoires (Illidi et al., 2023).

En retardant ou en réduisant l’activation de ce réflexe, le RMT aide à maintenir le flux sanguin périphérique et soutient ainsi la performance aérobie prolongée. Malgré ces résultats prometteurs, le RMT demeure sous-utilisé dans le domaine de la préparation physique (Weldon et al., 2022).

Au-delà du RMT, une nouvelle ligne de recherche a mis en évidence le potentiel ergogène de stratégies ventilatoires volontaires qui modulent consciemment le rythme et la mécanique respiratoires.

Des techniques telles que la respiration lente (slow-paced breathing, SPB) et la respiration diaphragmatique ont montré qu’elles influencent la régulation autonome, optimisent les échanges gazeux et améliorent la coordination cardiorespiratoire (Guyenet, 2014 ; Laborde et al., 2024 ; Russo et al., 2017). La SPB, par exemple, augmente le volume courant et réduit l’espace mort alvéolaire, améliorant ainsi l’efficacité de l’oxygénation tout en favorisant simultanément la dominance parasympathique et la régulation du stress, ce qui améliore in fine la performance en endurance (Cruz et al., 2024 ; Migliaccio et al., 2023).

De même, la respiration diaphragmatique facilite une ventilation plus profonde et plus efficace des bases pulmonaires, accroît l’oxygénation tissulaire, maximise l’effet Bohr et retarde la fatigue ventilatoire (Hamasaki, 2020 ; Sikora et al., 2024).

Pris ensemble, ces résultats pointent vers une nouvelle dimension de l’optimisation de la performance sportive, où les stratégies ventilatoires — qu’il s’agisse d’un entraînement structuré des muscles respiratoires ou d’une modulation consciente des schémas respiratoires — jouent un rôle central.

En ciblant des leviers physiologiques traditionnellement négligés, tels que le coût mécanique de la ventilation, l’efficacité de l’extraction de l’oxygène et la modulation des réflexes autonomes, les stratégies ventilatoires pourraient constituer un outil ergogène puissant et sous-exploité pour les athlètes d’endurance.

Bien que la littérature demeure hétérogène sur le plan méthodologique, la convergence des résultats suggère que l’entraînement ventilatoire représente une dimension ergogène sous-exploitée pour les athlètes d’endurance. Son potentiel à fournir des gains de performance cumulatifs dépassant 20 W à la VO₂max (Ricci & Bouverot, 2025), comme le soulignent des données expérimentales récentes, met en évidence la pertinence stratégique de cibler la fonction ventilatoire dans la préparation athlétique de haut niveau.

Problématique et objectifs

Malgré l’accumulation de preuves en faveur du rôle des muscles ventilatoires et des stratégies respiratoires dans la performance en endurance, leur intégration systématique aux paradigmes d’entraînement reste marginale.

Cet écart reflète à la fois une sous-estimation historique des muscles respiratoires en tant que facteurs potentiellement limitants de la performance et l’absence d’approches standardisées pour prescrire et évaluer l’entraînement respiratoire.

La littérature actuelle offre des éclairages fragmentés, souvent limités à des protocoles isolés ou à des conditions expérimentales, sans proposer de cadre global positionnant les stratégies ventilatoires comme des composantes centrales de l’optimisation de la performance.

L’objectif de cet article est donc double :

Premièrement, synthétiser les connaissances scientifiques actuelles concernant les mécanismes physiologiques par lesquels les stratégies ventilatoires et l’entraînement des muscles respiratoires influencent la performance aérobie.

Deuxièmement, mettre en évidence leurs implications pratiques pour les sciences du sport et l’entraînement. En comblant le fossé entre les preuves expérimentales et la pratique appliquée, ce travail vise à établir les stratégies ventilatoires comme une nouvelle dimension de la performance sportive, venant compléter les approches d’entraînement cardiovasculaire et musculaire traditionnelles.

Méthodes

Cadre conceptuel

Le cadre méthodologique de cette étude porte sur la conception et la mise en œuvre expérimentale de stratégies ventilatoires individualisées.

Ces stratégies visent à optimiser la mécanique respiratoire en réduisant le coût énergétique de la ventilation et en réallouant des ressources vers la production de puissance locomotrice.

Cette approche s’appuie sur des résultats antérieurs indiquant que les muscles respiratoires peuvent représenter 15–20 % de la consommation totale d’oxygène lors d’un exercice de haute intensité (Dempsey et al., 2020 ; Harms et al., 1998), constituant ainsi un facteur potentiellement limitant majeur de la performance en endurance.

Élaboration de stratégies ventilatoires individualisées

Les stratégies ventilatoires ont été développées à partir de données issues de tests d’effort incrémentaux, où la puissance mécanique était systématiquement mise en relation avec la ventilation minute (VE), le volume courant (Tv) et la fréquence respiratoire (Rf).

À partir de ces relations, des schémas cibles individualisés ont été conçus pour améliorer l’efficacité ventilatoire tout en maintenant un échange gazeux adéquat.

L’objectif principal était de définir un Volume courant idéal (i Tv) et une Fréquence respiratoire idéale (i Rf) pour chaque athlète, afin d’assurer une réduction du coût ventilatoire.

Le volume expiratoire forcé en une seconde (FEV₁) a été utilisé comme marqueur prédictif de la capacité inspiratoire.

En multipliant le FEV₁ par un coefficient spécifique au type d’exercice (par exemple, cyclisme en position assise), un volume courant idéal (i Tv) a été estimé jusqu’au seuil ventilatoire 2 (VT2), généralement associé à des valeurs de Rf comprises entre 35 et 45 respirations·min⁻¹.

Des travaux antérieurs ont montré qu’augmenter le volume courant dans les limites physiologiques améliore l’efficacité de la ventilation alvéolaire en réduisant la ventilation de l’espace mort (Hamasaki, 2020 ; Migliaccio et al., 2023).

Au-delà de VT2, le temps inspiratoire devient généralement inférieur à une seconde, rendant l’estimation basée sur le FEV₁ insuffisante, car le débit inspiratoire doit s’adapter à des fenêtres inspiratoires de plus en plus courtes.

Dans cette zone de haute intensité, le volume courant a donc été déterminé par le volume inspiratoire maximal réalisable dans le temps inspiratoire disponible.

Par exemple, une fréquence respiratoire (Rf) de 45 respirations·min⁻¹ est associée à un volume inspiratoire forcé (FIV) de 0,7 s, diminuant à 0,65 s pour Rf 50 et à 0,60 s pour Rf 55. Cette analyse, centrée sur la cinétique du débit inspiratoire, a permis de définir un « Volume courant idéal pour la compétition » (I Tv R), spécifique aux intensités compétitives où l’efficacité ventilatoire peut jouer un rôle décisif dans les performances.

Cette approche est étayée par des études montrant que la fatigue diaphragmatique devient un facteur limitant direct lors d’efforts soutenus de haute intensité, et que des stratégies visant à maintenir des volumes courants plus élevés peuvent en atténuer l’apparition (Illidi et al., 2023 ; Turner et al., 2016).

La fréquence respiratoire a été modulée en fonction de l’intensité de l’exercice et adaptée à la cinétique des augmentations de puissance.

L’objectif était de maintenir une ventilation efficace tout en limitant le coût énergétique inutile.

Des réductions de la fréquence respiratoire, combinées à des augmentations du volume courant, ont montré qu’elles améliorent l’efficacité ventilatoire, maintiennent les gaz sanguins dans des plages physiologiques et réduisent les sensations de dyspnée (Cruz et al., 2024 ; Romer et al., 2002).

Validation expérimentale

Pour évaluer l'efficacité des stratégies ventilatoires proposées, une comparaison pré- et post-intervention a été réalisée en utilisant les données des tests d'exercice progressif et des mesures ventilatoires standardisées.

L'objectif était de déterminer si les stratégies ventilatoires individualisées conduisaient à des améliorations quantifiables de l'efficacité respiratoire et de la puissance mécanique produite.

Pendant la phase pré-protocole, les valeurs de base du débit ventilatoire (VE), de la fréquence respiratoire (Rf), du volume courant (Tv) et de la puissance ont été enregistrées à travers différentes intensités d'exercice.

Suite à la mise en œuvre des stratégies ventilatoires individualisées, les athlètes ont subi le même protocole progressif standardisé, permettant des comparaisons directes.

Ces paramètres ont été sélectionnés sur la base de preuves antérieures mettant en lumière leur rôle dans l'énergétique de la respiration (Harms et al., 1998 ; Romer et al., 2002) et leur potentiel à transférer l'efficacité ventilatoire en gains de performance mécanique (McConnell, 2012).

Procédure de validation

Pendant la phase pré-protocole, les valeurs de base du débit ventilatoire (VE), de la fréquence respiratoire (Rf), du volume courant (Tv) et de la puissance ont été enregistrées à travers différentes intensités d'exercice.

Suite à la mise en œuvre des stratégies ventilatoires individualisées, les athlètes ont subi le même protocole progressif standardisé, permettant des comparaisons directes.

À titre d'illustration, au premier seuil ventilatoire (VT1), le VE de base était en moyenne de 65,6 L·min⁻¹, avec une Rf de 24,8 respirations·min⁻¹ et un Tv de 2,65 L.

Après l'intervention, le VE au VT1 a été maintenu à un niveau comparable (63,6 L·min⁻¹), mais avec une Rf nettement plus faible (15,4 respirations·min⁻¹) et un Tv plus élevé (4,12 L).

Cet ajustement correspond au Tv théorique estimé à partir de la CVF (capacité vitale forcée) et reflète une économie ventilatoire améliorée.

À des intensités plus élevées, des adaptations similaires ont été observées.

Au VT2, le VE est resté stable (173,1 contre 168,5 L·min⁻¹ pré- vs post-protocole), mais a été atteint grâce à une diminution de la Rf (de 47,4 à 38,4 respirations·min⁻¹) et à une augmentation du Tv (de 3,65 à 4,39 L).

Ces modifications indiquent une mécanique ventilatoire plus efficace et un coût en oxygène de la respiration réduit, cohérents avec les résultats antérieurs sur l'entraînement des muscles respiratoires (Illidi et al., 2023 ; Romer et al., 2002).

Résultats de performance

Les bénéfices mécaniques des stratégies ventilatoires étaient évidents dans tous les domaines d'intensité mesurés, se traduisant par des améliorations substantielles de la puissance produite.

Comparative Power Output Before and After Ventilatory Strategies and Training

La puissance au VO₂max a augmenté de 425,8 ± 24,1 W à 449,7 ± 21,8 W, représentant un gain relatif de +5,6 %.

Cette amélioration est particulièrement pertinente étant donné que le VO₂max présente généralement une réponse minimale chez les athlètes hautement entraînés, où les gains supérieurs à 2-3 % sont souvent considérés comme physiologiquement significatifs.

La puissance au VT1 est passée de 297,5 ± 24,5 W à 327,9 ± 21,3 W (+10,2 %), reflétant un déplacement vers la droite du premier seuil ventilatoire.

Ce déplacement permet aux athlètes de maintenir des charges de travail absolues plus élevées tout en restant principalement dans le domaine aérobie, retardant ainsi l'apparition de l'acidose métabolique.

La puissance au VT2 s'est améliorée de 387,8 ± 28,5 W à 425,4 ± 24,7 W (+9,7 %), indiquant une extension substantielle du domaine d'exercice de haute intensité.

Cette adaptation a des implications directes pour la performance d'endurance, car le VT2 est étroitement associé au rythme de course soutenable en cyclisme et dans d'autres sports d'endurance.

Lorsqu'exprimés en termes de gain mécanique absolu, ces améliorations correspondent à une puissance supplémentaire de +24 W au VO₂max, +30 W au VT1 et +38 W au VT2.

L'effet cumulatif représente une amélioration significative du profil de performance fonctionnelle de l'athlète, permettant une puissance de sortie plus élevée à tous les seuils physiologiquement pertinents.

D'un point de vue énergétique, ces gains sont cohérents avec la réduction estimée du coût en oxygène de la respiration et l'efficacité accrue de la mécanique ventilatoire.

Un coût ventilatoire plus faible augmente la fraction du VO₂ total disponible pour les muscles locomoteurs, entraînant une amélioration de la production de puissance.

De plus, les améliorations marquées au VT1 et au VT2 suggèrent une stabilité métabolique améliorée, probablement liée à une activation retardée du métaboréflexe respiratoire et à une meilleure régulation de la vasoconstriction sympathique (Illidi et al., 2023 ; Turner et al., 2016).

Collectivement, ces résultats confirment que les stratégies ventilatoires individualisées produisent non seulement des améliorations physiologiques mais aussi des gains mécaniques tangibles et pertinents pour la course, avec des bénéfices de performance cumulatifs dépassant 20 W au VO₂max.

Ces résultats renforcent les preuves récentes positionnant les interventions axées sur la respiration comme un outil ergogène prometteur et sous-utilisé pour les athlètes d'endurance (Álvarez-Herms et al., 2019).

Impact des stratégies ventilatoires

D'un point de vue physiologique intégratif, la mise en œuvre de stratégies ventilatoires individualisées a produit des améliorations mesurables de l'efficacité ventilatoire et de la performance aérobie dans tous les domaines d'intensité (VT1, VT2 et VO₂max).

Ces adaptations reflètent les effets synergiques de trois mécanismes principaux : la réduction du coût énergétique ventilatoire, l'amélioration de l'efficacité d'extraction de l'oxygène (via les effets Bohr et Haldane) et l'atténuation du métaboréflexe respiratoire.

1 Réduction du coût énergétique de la ventilation

Pendant l'exercice de haute intensité, le coût énergétique de la respiration peut représenter 20 à 25 % de la consommation totale d'oxygène (Dempsey et al., 2020 ; Harms et al., 1998).

En modulant la fréquence respiratoire (Rf) et en optimisant le volume courant (Tv), les stratégies ventilatoires visent à réduire ce coût, permettant à une plus grande fraction de la consommation d'oxygène d'être redirigée vers la musculature locomotrice.

Dans nos données, le couplage Rf-Tv optimisé a conduit à une économie d'oxygène estimée de:

au VO₂max 2,39 ± 0,27 mL O₂·kg⁻¹·min⁻¹

au VT2 3,16 ± 0,35 mL O₂·kg⁻¹·min⁻¹

au VT1 3,26 ± 0,36 mL O₂·kg⁻¹·min⁻¹

correspondant à des gains de puissance mécanique d'environ

+11,3 ± 1,3 W au VO₂max,

+15,5 ± 1,7 W au VT2,

+18,4 ± 2,0 W au VT1.

Ces résultats concordent avec les observations antérieures selon lesquelles la minimisation du travail ventilatoire inutile améliore l'économie métabolique globale (Álvarez-Herms et al., 2019).

2 Amélioration de l'efficacité de l'extraction d'oxygène

Les changements dans la fraction d'oxygène expiré (FeO₂) fournissent un aperçu direct de l'extraction pulmonaire de l'oxygène.

Suite à l'intervention, les valeurs de FeO₂ ont diminué de:

16,05 % à 15,01 % au VT1

16,54 % à 15,70 % au VT2,

indiquant une proportion plus élevée d'oxygène transféré des alvéoles vers le sang.

Cette efficacité d'extraction améliorée, combinée à une ventilation minute (VE) stable ou légèrement réduite, reflète une optimisation des échanges gazeux alvéolaires et un effet Bohr amélioré grâce à la modulation contrôlée de la pression partielle de CO₂ artérielle.

Lorsqu'elle est traduite en performance mécanique, cette mécanique correspond à des gains d'environ:

+4,2 W au VT1

+10,7 W au VT2.

Alors que la capacité de production de puissance par litre d'air est passée de :

2,2025 W/L à 2,2313 W/L au VO₂max, représentant un gain de 0,029 W par litre ventilé, correspondant à un gain de puissance mécanique estimé de +5,6 ± 0,2 watts.

L'ampleur de ces améliorations est cohérente avec la notion selon laquelle les stratégies de contrôle ventilatoire peuvent directement influencer la délivrance et l'efficacité d'utilisation de l'oxygène, améliorant ainsi la capacité d'endurance (Hamasaki, 2020 ; Sikora et al., 2024).

3 Réduction de l'activation du métaboréflexe respiratoire

Le métaboréflexe respiratoire, activé pendant la fatigue soutenue des muscles ventilatoires, induit une vasoconstriction sympathique dans les muscles locomoteurs pour préserver l'apport d'oxygène au diaphragme (Romer et al., 2007 ; Illidi et al., 2023).

Les stratégies ventilatoires individualisées utilisées dans cette étude ont atténué le déclenchement de ce réflexe grâce à une efficacité ventilatoire améliorée et à une fatigue diaphragmatique retardée.

Cette modulation a probablement contribué à des gains mécaniques supplémentaires estimés à:

+1,8 W au VT1,

+4,3 W au VT2

+5,2 W au VO₂max.

De telles réductions de l'activité sympathique et l'amélioration de la perfusion périphérique ont été précédemment associées à une amélioration de 4 à 5 % du temps jusqu'à épuisement pendant les tâches d'endurance de haute intensité (Turner et al., 2016 ; Álvarez-Herms et al., 2019).

Gains de performance intégrés

Les bénéfices mécaniques cumulatifs associés à ces trois mécanismes physiologiques sont résumés ci-dessous dans le Tableau 1.

Estimated Mechanical Power Gains Associated with Each Physiological Mechanism

Convergence des mécanismes et importance des gains

La convergence de ces mécanismes souligne la nature multifactorielle de l'amélioration des performances par l'optimisation ventilatoire.

Bien que modestes en magnitude absolue, ces gains sont physiologiquement et compétitivement significatifs.

Chez les athlètes d'endurance d'élite, une augmentation de +20 W au VO₂max ou une amélioration de +30 W au VT2 peut se traduire par des avantages significatifs dans les scénarios de compétition prolongés.

Plus largement, ces résultats confirment que les stratégies ventilatoires représentent une dimension ergogène sous-exploitée, capable d'affiner l'équilibre entre l'efficacité respiratoire, l'économie d'oxygène et la performance neuromusculaire.

Risques et limitations de la manipulation ventilatoire non individualisée

L'application pratique du contrôle ventilatoire nécessite une individualisation minutieuse pour éviter les effets contre-productifs.

Bien que l'intérêt croissant pour les stratégies ventilatoires et l'entraînement des muscles respiratoires ait démontré des bénéfices clairs sur les performances, les tentatives non supervisées de manipuler volontairement les schémas respiratoires, particulièrement par des réductions excessives de la fréquence respiratoire (Rf), peuvent entraîner une dérégulation physiologique.

Une diminution non individualisée de la Rf peut provoquer une augmentation excessive de la pression partielle artérielle de dioxyde de carbone (PaCO₂), entraînant une hypercapnie, un déséquilibre acido-basique et une fatigue prématurée.

Une telle inadaptation a été illustrée par une observation de cas impliquant un cycliste hautement entraîné qui a tenté d'autoréguler sa respiration sans cadre structuré.

Malgré le maintien d'un volume courant adéquat (~4,3 L), sa réduction volontaire de la Rf à 23 cycles·min⁻¹ (contre une cible individualisée de 31-34) a conduit à une ventilation minute insuffisante (VE ≈ 97 L·min⁻¹ comparé à ≈135 L·min⁻¹ attendue à 350 W).

Cette sous-ventilation a provoqué une accumulation progressive de CO₂ et une chute rapide du pH sanguin près du deuxième seuil ventilatoire (VT2), forçant finalement l'arrêt prématuré du test.

Une illustration claire de cette inadaptation peut être observée dans les 20 dernières secondes du test progressif.

À ce stade, l'athlète a spontanément augmenté sa fréquence respiratoire dans une tentative de rétablir une ventilation adéquate, exactement l'ajustement prédit par son profil de performance ventilatoire individualisé.

Cependant, cette réponse corrective n'est survenue qu'une fois que l'instabilité ventilatoire était déjà devenue écrasante.

Ce décalage temporel démontre un risque central de la manipulation respiratoire non individualisée : même lorsqu'un athlète passe intuitivement vers un schéma ventilatoire plus approprié, la réponse arrive trop tard pour empêcher l'accumulation de CO₂, la perturbation acido-basique et l'effondrement conséquent de la performance.

Figure 2 : Comparative unsupervised attempts vs individualized ventilatory strategies at 350W

Ce cas souligne l'importance d'un profilage ventilatoire individualisé, tel que mis en œuvre dans le protocole Stratégies Ventilatoires et Entraînement.

En définissant un couplage optimal Rf–Tv–VE pour chaque zone d'intensité, cette approche garantit un équilibre approprié entre l'efficacité ventilatoire et les échanges gazeux. Un calibrage approprié préserve la ventilation alvéolaire, maintient l'élimination du CO₂ et prévient une commande ventilatoire excessive ou une instabilité métabolique.

D'un point de vue pratique, ces observations soulignent que la manipulation ventilatoire ne doit jamais être abordée de manière empirique.

Sans paramètres individualisés, un suivi objectif et une adaptation progressive, de telles interventions sont plus susceptibles d'altérer la régulation et la performance que de les améliorer. Inversement, lorsqu'elles sont structurées et supervisées, les stratégies ventilatoires individualisées peuvent optimiser l'économie respiratoire, stabiliser l'équilibre acido-basique et sécuriser les résultats de performance sous forte contrainte physiologique.**

Conclusion et Perspectives

Cette étude met en lumière le rôle central des stratégies ventilatoires individualisées comme nouvelle frontière dans l'optimisation de la performance sportive.

Les résultats démontrent que la modulation ciblée des paramètres ventilatoires, spécifiquement le couplage entre la fréquence respiratoire (Rf) et le volume courant (Tv), peut améliorer substantiellement l'efficacité respiratoire, l'extraction d'oxygène et la production mécanique globale chez les athlètes d'endurance.

Grâce à la mise en œuvre combinée de l'entraînement des muscles respiratoires (RMT) et des stratégies ventilatoires individualisées, les athlètes ont obtenu des gains mesurables dans plusieurs domaines d'intensité, approximativement +30 W au VT1, +38 W au VT2 et +24 W au VO₂max, correspondant à des améliorations relatives de 9–10 % aux intensités sous-maximales et d'environ 5 % à l'effort maximal.**

Ces résultats confirment que le système respiratoire, longtemps considéré comme non limitant dans la performance d'élite, peut en fait représenter un déterminant entraînable de la capacité d'endurance lorsqu'il est abordé avec précision et contextualisation. Les bénéfices mécaniques observés découlent de trois adaptations physiologiques complémentaires :

• Une réduction du coût énergétique de la respiration, libérant de l'oxygène pour les muscles locomoteurs (Aaron et al., 1992 ; Romer et al., 2002)

• Une amélioration de l'efficacité de l'extraction d'oxygène, soutenue par une ventilation alvéolaire améliorée (Hamasaki, 2020 ; Migliaccio et al., 2023)

• Des effets Bohr/Haldane optimisés et une atténuation du métaboréflexe respiratoire, préservant la distribution du débit sanguin et retardant l'apparition de la fatigue périphérique (Álvarez-Herms et al., 2019 ; Illidi et al., 2023)

Collectivement, ces mécanismes illustrent que la respiration n'est pas seulement un processus automatique, mais une variable de performance qui peut être entraînée, modélisée et déployée stratégiquement.

Implications pratiques

D'un point de vue appliqué, l'intégration de stratégies ventilatoires dans l'entraînement d'endurance nécessite un profilage individualisé, une surveillance continue spirométrique et ventilatoire, et une phase d'apprentissage progressive sous supervision experte.

La manipulation non supervisée des schémas respiratoires, en particulier par une réduction volontaire excessive de la fréquence respiratoire, peut entraîner une hypoventilation, une hypercapnie et des résultats de performance contre-productifs, comme le montre l'analyse de cas présentée.

Cela rejoint les observations antérieures selon lesquelles des ajustements ventilatoires sous-optimaux augmentent la PaCO₂ et compromettent l'homéostasie acido-basique (Coast et al., 1990 ; Romer et al., 2007).

Ainsi, toute application du contrôle ventilatoire doit être ancrée dans des données physiologiques et adaptée à la mécanique respiratoire de chaque athlète, aux contraintes spécifiques au sport et au profil métabolique, afin de permettre une optimisation sûre de l'économie respiratoire, la préservation de la ventilation alvéolaire et la garantie d'une élimination efficace du CO₂ pendant l'exercice physique intense.

Perspectives futures

Bien que les présents résultats fournissent des preuves solides du potentiel ergogène des stratégies ventilatoires individualisées, plusieurs voies restent à explorer pour comprendre pleinement leur portée physiologique, optimiser leur application et faciliter leur intégration dans les paradigmes d'entraînement de haute performance.

Adaptations à long terme et effets de rétention

À ce jour, la plupart des études examinant l'entraînement ventilatoire et l'optimisation des stratégies se sont concentrées sur des interventions à court terme (généralement 4 à 8 semaines).

Cependant, la durabilité de ces adaptations, en particulier concernant l'hypertrophie des muscles respiratoires, l'efficacité ventilatoire et la modulation autonome, reste insuffisamment documentée.

Les recherches futures devraient évaluer la persistance longitudinale des gains ventilatoires sur plusieurs cycles d'entraînement, en explorant si l'exposition continue à des stratégies respiratoires individualisées conduit à un remodelage structurel des muscles inspiratoires (diaphragme, intercostaux, transverse de l'abdomen) et si ces changements se traduisent par des améliorations durables de l'économie d'oxygène et de la performance.

Des travaux récents d'Illidi et al. (2023) suggèrent qu'une pratique soutenue de l'entraînement des muscles respiratoires (RMT) et de la respiration contrôlée peut induire des changements neuroplastiques dans le contrôle respiratoire central et améliorer la synchronisation entre la commande ventilatoire et la demande métabolique.

Comprendre ces mécanismes pourrait aider à définir des protocoles d'entretien optimaux pour préserver les adaptations pendant la saison compétitive.

Applications spécifiques au sport et validité écologique

L'impact des stratégies ventilatoires est probablement dépendant du contexte, variant avec les exigences biomécaniques et énergétiques des différents sports.

Par exemple, l'aviron et la natation impliquent une contrainte respiratoire liée à la posture et aux phases d'apnée, tandis que le cyclisme et la course à pied permettent une plus grande mobilité thoraco-abdominale mais imposent des débits ventilatoires plus élevés à VO₂max.

Études futures et contextualisation

Les études futures devraient donc viser à contextualiser l'optimisation ventilatoire en fonction de la discipline, du profil d'intensité et des facteurs environnementaux (par exemple, l'hypoxie, la chaleur).

Les investigations sur le terrain, telles que celles initiées par Álvarez-Herms et al. (2019) dans des contextes d'entraînement en hypoxie, pourraient clarifier comment les stratégies ventilatoires interagissent avec des couplages charge-ventilation spécifiques, la mécanique respiratoire et la dynamique de course.

Cette approche spécifique au sport permettrait de définir des cibles ventilatoires adaptées à la discipline (Rf, Tv, VE) et de les intégrer dans des programmes de conditionnement personnalisés, augmentant ainsi la valeur translationnelle des résultats de laboratoire.

Régulation neurophysiologique et autonome

Au-delà de l'optimisation mécanique, le contrôle de la respiration constitue une interface neurophysiologique entre le contrôle moteur, l'intéroception et la régulation autonome.

Les récentes avancées en neuroimagerie et en analyse du couplage cardiorespiratoire ont montré que la modulation volontaire de la respiration, en particulier par des schémas lents ou diaphragmatiques, peut modifier significativement l'excitabilité corticale, le tonus vagal et la régulation émotionnelle (Laborde et al., 2024 ; Russo et al., 2017).

Les études futures devraient investiguer comment le contrôle cortical descendant de la respiration interagit avec la commande ventilatoire induite par l'exercice, en particulier dans des contextes de haute performance où la focalisation attentionnelle et l'effort perçu sont décisifs.

De plus, en explorant la synchronie respiratoire-autonome, les chercheurs pourraient découvrir comment les stratégies ventilatoires améliorent la variabilité de la fréquence cardiaque et la résilience autonome globale, améliorant ainsi la récupération et la durabilité de la performance (Cruz et al., 2024 ; Guyenet, 2014).

De telles recherches pourraient combler le fossé entre l'optimisation physiologique et la régulation psychophysiologique, positionnant le contrôle respiratoire à la fois comme un outil ergogène et d'autorégulation.

Synthèse

En résumé, les présents résultats établissent que les stratégies ventilatoires et le conditionnement des muscles respiratoires représentent une voie ergogène sous-exploitée.

Lorsqu'elles sont fondées sur des données individualisées et des protocoles validés, elles offrent un moyen puissant, à faible risque et fondé sur des preuves d'améliorer l'utilisation de l'oxygène, de retarder la fatigue et d'élever la performance d'endurance.

À mesure que le domaine évolue, l'intégration de l'intelligence ventilatoire - la régulation consciente et fondée sur les données de la mécanique respiratoire - pourrait redéfinir le plafond physiologique de la performance humaine.

References

Aaron, E. A., Seow, K. C., Johnson, B. D., & Dempsey, J. A. (1992). Oxygen cost of exercise hyperpnea : Implications for performance. Journal of Applied Physiology. https://doi.org/10.1152/jappl.1992.72.5.1818

Álvarez-Herms, J., Julià-Sánchez, S., Corbi, F., Odriozola-Martínez, A., & Burtscher, M. (2019). Putative Role of Respiratory Muscle Training to Improve Endurance Performance in Hypoxia : A Review. Frontiers in Physiology, 9, 1970. https://doi.org/10.3389/fphys.2018.01970

Boutellier, U., Büchel, R., Kundert, A., & Spengler, C. (1992). The respiratory system as an exercise limiting factor in normal trained subjects. Eur J Appl Physiol Occup Physiol, 65, 347‑353. https://doi.org/10.1007/BF00868139

Coast, J. R., Clifford, P. S., Henrich, T. W., Stray-Gundersen, J., & Johnson, R. L. J. (1990). Maximal inspiratory pressure following maximal exercise in trained and untrained subjects. Medicine & Science in Sports & Exercise, 22(6), 811.

Cruz, L. B. V. D., Pupin, C. D. F., & Verri, E. D. (2024). The influence of respiratory techniques on sports performance : Literature review. Research, Society and Development, 13(9), e0813946759. https://doi.org/10.33448/rsd-v13i9.46759

Dempsey, J. A., La Gerche, A., & Hull, J. H. (2020). Is the healthy respiratory system built just right, overbuilt, or underbuilt to meet the demands imposed by exercise? Journal of Applied Physiology, 129(6), 1235‑1256. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00444.2020

Eastwood, P. R., Hillman, D. R., & Finucane, K. E. (2001). Inspiratory muscle performance in endurance athletes and sedentary subjects. Respirology, 6(2), 95‑104. https://doi.org/10.1046/j.1440-1843.2001.00314.x

Guyenet, P. G. (2014). Regulation of Breathing and Autonomic Outflows by Chemoreceptors. Comprehensive Physiology, 4(4), 1511‑1562. https://doi.org/10.1002/cphy.c140004

Hamasaki, H. (2020). Effects of Diaphragmatic Breathing on Health : A Narrative Review. Medicines, 7(10), 65. https://doi.org/10.3390/medicines7100065

Harms, C. A., Wetter, T. J., McClaran, S. R., Pegelow, D. F., Nickele, G. A., Nelson, W. B., Hanson, P., & Dempsey, J. A. (1998). Effects of respiratory muscle work on cardiac output and its distribution during maximal exercise. Journal of Applied Physiology (Bethesda, Md.: 1985), 85(2), 609‑618. https://doi.org/10.1152/jappl.1998.85.2.609

Illidi, C. R., Romer, L. M., Johnson, M. A., Williams, N. C., Rossiter, H. B., Casaburi, R., & Tiller, N. B. (2023). Distinguishing science from pseudoscience in commercial respiratory interventions : An evidence-based guide for health and exercise professionals. European Journal of Applied Physiology, 123(8), 1599‑1625. https://doi.org/10.1007/s00421-023-05166-8

Laborde, S., Zammit, N., Iskra, M., Mosley, E., Borges, U., Allen, M. S., & Javelle, F. (2024). The influence of breathing techniques on physical sport performance : A systematic review and meta-analysis. International Review of Sport and Exercise Psychology, 17(2), 1222‑1277. https://doi.org/10.1080/1750984X.2022.2145573

Legrand, R., Marles, A., Prieur, F., Lazzari, S., Blondel, N., & Mucci, P. (2007). Related Trends in Locomotor and Respiratory Muscle Oxygenation during Exercise. Medicine & Science in Sports & Exercise, 39(1), 91‑100. https://doi.org/10.1249/01.mss.0000241638.90348.67

Leith, D. E., & Bradley, M. (1976). Ventilatory muscle strength and endurance training. Journal of Applied Physiology. https://doi.org/10.1152/jappl.1976.41.4.508

Marks, D. W., Robergs, R. A., Nelson, J., Vella, C., Bell-Wilson, J., & Apkarian, M. (2005). Oxygen cost of ventilation and its effect on the VO2 plateau. Respirology, 8(5), 1‑13.

McConnell, A. K. (2012). CrossTalk opposing view : Respiratory muscle training does improve exercise tolerance. The Journal of Physiology, 590(15), 3397‑3398. https://doi.org/10.1113/jphysiol.2012.235572

McConnell, A. K., & Romer, L. M. (2004). Respiratory Muscle Training in Healthy Humans : Resolving the Controversy. International Journal of Sports Medicine, 25(4), 284‑293. https://doi.org/10.1055/s-2004-815827

Migliaccio, G. M., Russo, L., Maric, M., & Padulo, J. (2023). Sports Performance and Breathing Rate : What Is the Connection? A Narrative Review on Breathing Strategies. Sports, 11(5), 103. https://doi.org/10.3390/sports11050103

Patel, M. S., Hart, N., & Polkey, M. I. (2012). CrossTalk proposal : Training the respiratory muscles does not improve exercise tolerance. The Journal of Physiology, 590(15), 3393‑3395. https://doi.org/10.1113/jphysiol.2012.235408

Romer, L. M., Mcconnell, A. K., & Jones, D. A. (2002). Inspiratory muscle fatigue in trained cyclists : Effects of inspiratory muscle training. Medicine & Science in Sports & Exercise, 34(5), 785.

Romer, L. M., Miller, J. D., Haverkamp, H. C., Pegelow, D. F., & Dempsey, J. A. (2007). Inspiratory Muscles do not Limit Maximal Incremental Exercise Performance in Healthy Subjects. Respiratory physiology & neurobiology, 156(3), 353‑361. https://doi.org/10.1016/j.resp.2006.10.008

Russo, M. A., Santarelli, D. M., & O’Rourke, D. (2017). The physiological effects of slow breathing in the healthy human. Breathe, 13(4), 298‑309. https://doi.org/10.1183/20734735.009817

Sikora, M., Mikołajczyk, R., Łakomy, O., Karpiński, J., Żebrowska, A., Kostorz-Nosal, S., & Jastrzębski, D. (2024). Influence of the breathing pattern on the pulmonary function of endurance-trained athletes. Scientific Reports, 14(1), 1113. https://doi.org/10.1038/s41598-024-51758-5

Sk, I., U, H., I, F., & Cm, S. (2012). Effect of respiratory muscle training on exercise performance in healthy individuals : A systematic review and meta-analysis. Sports Medicine (Auckland, N.Z.), 42(8). https://doi.org/10.1007/BF03262290

Turner, L., Tecklenburg-Lund, S., Chapman, R., Shei, R.-J., Wilhite, D., & Mickleborough, T. (2016). The Effect of Inspiratory Muscle Training on Respiratory and Limb Locomotor Muscle Deoxygenation During Exercise with Resistive Inspiratory Loading. International Journal of Sports Medicine, 37(08), 598‑606. https://doi.org/10.1055/s-0042-104198

Weldon, A., Duncan, M. J., Turner, A., LaPlaca, D., Sampaio, J., & Christie, C. J. (2022). Practices of Strength and Conditioning Coaches : A Snapshot From Different Sports, Countries, and Expertise Levels. The Journal of Strength & Conditioning Research, 36(5), 1335. https://doi.org/10.1519/JSC.0000000000003773

Ricci, C., & Bouverot, Z. (2025). Effects of Respiratory Muscle Training and Ventilatory Strategies on the Performance of Professional Cyclists. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.16645438