Sprint interval training

 

PRIMO rédacteur : PROVOST Justine 2023

L’entraînement par intervalles de sprints, de l’anglais « Sprint Interval Training », plus généralement appelé SIT, est une des méthodes d’entraînement faisant parti du HIIT (High Intensity Interval Training). Historiquement, cette méthode apparaît à la fin des années 80 (Jacobs et al.1, 1987 ; Cadefau et al.2, 1990) et consistait en des répétitions de sprints à intensité supra-maximale de 30s suivi d’une récupération de 15min. C’est dans les années 2000 que ce protocole d’entraînement évolue pour se rapprocher du protocole actuel, avec un temps de récupération qui diminue et tend à se rapprocher des 4min. Actuellement, le protocole le plus utilisé dans les études sur le SIT est : 4-7 répétitions de 30s de sprints all-out, c’est-à-dire que les sujets sont à intensité maximale sans chercher à tempérer leur effort, suivi d’une récupération complète de 4min. 

Le SIT est une méthode d’entraînement qui s’avère être utile et utilisée dans les sports collectifs et intermittents mais également dans les sports d’endurance. En effet, cette méthode engendre des adaptations physiologiques qui améliorent les paramètres évaluant la performance physique et cela, au niveau de l’ensemble des métabolismes énergétiques, quels que soient la durée du protocole (2 à 12 semaines) et le type de public (sédentaires, loisirs ou entraînés). Sans oublier que le temps d’entraînement est relativement inférieur à un entraînement continu. 

I/ Adaptations physiques et physiologiques  

A propos des paramètres évaluant la performance, on note pour le métabolisme des phosphagènes (ATP-PCr) une amélioration de la vitesse, de 0 à 10m (+8% sur un public loisir en 3 semaines8) et lors d’un sprint de 40m (+3% sur un public loisir en 6 semaines9).  

Ces améliorations peuvent s’expliquer par des adaptations physiologiques, notamment une amélioration de l’activité enzymatique maximale de la créatine kinase11 18 (enzyme jouant un rôle dans la contraction musculaire en catalysant le transfert du phosphate de la Phosphocréatine à l’ADP pour former de l’ATP et de la créatine) ainsi qu’une amélioration des stocks dePhosphocréatine11 18 (PCr), substrat de cette filière métabolique. 

Concernant le métabolisme de la glycolyse anaérobie, le SIT permet l’amélioration de différents paramètres. On note notamment une amélioration de la puissance maximale (Peak Power Output) de +2,4% (sur un public entraîné en 2 semaines10) à +20% (sur un public loisir en 6 semaines11) et de la puissance moyenne (Mean Power Output) de +2,2% (sur un public entraîné en 2 semaines10) à +17,1% (sur un public loisir en 4 semaines12). Des améliorations de la performance lors du test Repeated Sprint Abiliy (RSA)8 9 et lors d’un sprint de 30s (+36%13) ont également été mise en évidence. Enfin, une amélioration de la vitesse maximale a été mise en lumière par différents auteurs. 

Ici, ces améliorations peuvent s’expliquer par ce qu’il s’est passé au niveau physiologique lors du protocole d’entraînement. En effet, une amélioration de la concentration de différentes enzymes intervenant dans la glycolyse anaérobie a été mise en évidence (hexokinases17 ; phosphofructokinase, de +16,3% en 6 semaines1 à +107% en 2 semaines11 ; pyruvate kinase, +35% en 2 semaines11). On note également une augmentation de la lactatémie post-test de +9,6%1 à +13,5%12 et une diminution de celle-ci en période de récupération par rapport au pré-test (-18,4%12). Ces améliorations des paramètres de la performance sont également expliquées par l’amélioration de la concentration de deux substrats de la glycolyse anaérobie : la concentration musculaire en glycogène au repos (de +17%3 à +32%11 18 sur un public loisir en 2 semaines) ainsi que la concentration en pyruvate11 18.  

Concernant cette dernière filière énergétique, il y a un consensus des auteurs sur l’amélioration de la VO2max à la suite du SIT (de +2,5% en 4 semaines sur un public entraîné15 à +19% en 12 semaines sur un public sédentaire19). Les auteurs s’étant intéressés à la VMA ont également mis en lumière une amélioration de celle-ci de +2,8% (en 2 semaines sur un public entraîné10) à +12% (en 3 semaines sur un public loisir8).  

 D’un point de vue métabolique, ces deux améliorations principales peuvent être expliquées, en partie, par une amélioration des adaptations centrales et périphériques. Concernant les adaptations centrales, on note des augmentations du volume plasmatique (8,1%), du volume sanguin (6,8%), de la masse d’hémoglobine totale (5,7%) et du débit cardiaque maximal (Qcmax) (9%)25. Ici, l’augmentation du volume sanguin est expliquée par l’augmentation du retour veineux et de Qcmax, qui est lui-même expliqué par l’augmentation du VES (9%). 

A propos des adaptations périphériques, des améliorations du précurseur de la synthèse mitochondriale, PGC1-a (+6120) ainsi que de certaines activités enzymatiques maximales, intervenant en amont et au sein du cycle de KREBS, ont été mis en évidence. En effet, en amont de ce cycle, on note une amélioration de l’activité enzymatique maximale de la pyruvate déshydrogénase (enzyme jouant un rôle pivot entre le métabolisme du glucose et celui des acides gras6 21). Au sein du cycle de KREBS, trois activités enzymatiques maximales ont principalement été améliorées grâce au SIT, celle de la citrate synthase (de +11% en 2 semaines sur un public loisir21 à +48% en 12 semaines sur un public sédentaire19), de la succinate déshydrogénase (+65% en 7 semaines sur un public loisir17) ainsi que de la malate déshydrogénase (+29%17). Enfin, on note l’amélioration de l’activité enzymatique maximale de la 3-Hydroxyacyl-CoA déshydrogénase (de +28% en 12 semaines sur un public sédentaire19 à +60% en 2 semaines sur un public loisir18), enzyme intervenant au sein de la β-oxydation.  

II/ Conclusion et perspectives 

  

Finalement, le Sprint Interval Training semble être une méthode à privilégier pour développer de manière significative l’ensemble des filières énergétiques avec un temps d’effort relativement court sur la séance. De plus, cette méthode induit des résultats qui semblent être facteur indépendant du temps ! En effet, des résultats significatifs peuvent apparaître en seulement 2 semaines (3 séances par semaine) et être supérieurs à des résultats obtenus avec un temps de protocole plus long.   

Depuis peu, certaines études comparent ce que l’on peut appeler le protocole “générique” du SIT (30s/4min) à un protocole émergent qui consiste à effectuer des répétitions de 15s de sprints all-out suivi d’une récupération complète de 2min. Selon les études et à iso-volume, les résultats semblent être en faveur du 30s/4min par rapport au 15s/2min même si cette méthode induit également des résultats significatifs16.   

Certains auteurs ont également effectué des protocoles de SIT en altitude (SIH, de l’anglais Sprint Interval in Hypoxia). Concernant cette méthode, il semble y avoir un consensus pour dire que le SIT en hypoxie induit des adaptations similaires au SIT en normoxie mais n’induit pas d’adaptations supplémentaires à celui-ci (Richardson et al., 201522, 201623 ; Warnier et al., 202024). 

Il serait intéressant d’effectuer des études ayant pour but l’observation de la cinétique des gains à la suite d’un protocole de SIT afin de déterminer la ou les période(s) optimales pour développer les facteurs souhaités. De plus, il pourrait être également intéressant, pour les entraîneurs, de connaître le degré de réponse aux différents protocoles de SIT pour leurs athlètes. Ainsi, tester des protocoles de SIT en 30s/4min puis en 15s/2min et inversement pour le second groupe, pourrait permettre de déterminer s’il est plus judicieux pour certains athlètes d’effectuer du SIT en 15s/2min par rapport au 30s/4min ou inversement pour d’autres athlètes et ainsi individualiser les protocoles d’entraînement et les périodes adéquates. De manière globale, cela permettrait également de déterminer la cinétique des gains suite à l’enchaînement de ces protocoles en effectuant des tests à différents temps post-protocole (exemple : tests à J+2, J+7 et J+14). 

Bibliographie  

1 Jacobs, I., Esbjörnsson, M. O. N. A., Sylven, C., Holm, I., & Jansson, E. (1987). Sprint training effects on muscle myoglobin, enzymes, fiber types, and blood lactate. Medicine and Science in Sports and Exercise, 19(4), 368-374. 

2 Cadefau, J., Casademont, J., Grau, J. M., Fernandez, J., Balaguer, A., Vernet, M., ... & Urbano‐Marquez, A. (1990). Biochemical and histochemical adaptation to sprint training in young athletes. Acta physiologica scandinavica, 140(3), 341-351. 

3 Barnett C, Carey M, Proietto J, Cerin E, Febbraio MA, and Jenkins D. (2004). Muscle metabolism during sprint exercise in man: influence of sprint training. J Sci Med Sport 7: 314 –322. 

4 Creer, A. R. et al. (2004). Neural, Metabolic, and Performance Adaptations to Four Weeks of High Intensity Sprint-Interval Training in Trained Cyclists. International Journal of Sports Medicine, [s. l.], v. 25, n. 2, p. 92–98. 

5 Burgomaster, K. A., Hughes, S. C., Heigenhauser, G. J., Bradwell, S. N., & Gibala, M. J. (2005). Six sessions of sprint interval training increases muscle oxidative potential and cycle endurance capacity in humans. Journal of applied physiology. 

6 Burgomaster, K. A., Heigenhauser, G. J., & Gibala, M. J. (2006). Effect of short-term sprint interval training on human skeletal muscle carbohydrate metabolism during exercise and time-trial performance. Journal of applied physiology, 100(6), 2041-2047. 

7 Gibala, M. J., Little, J. P., Van Essen, M., Wilkin, G. P., Burgomaster, K. A., Safdar, A., ... & Tarnopolsky, M. A. (2006). Short‐term sprint interval versus traditional endurance training: similar initial adaptations in human skeletal muscle and exercise performance. The Journal of physiology, 575(3), 901-911. 

8 Koral, J., Lloria Varella, J., Lazaro Romero, F., & Foschia, C. (2021). Effects of Three Preseason Training Programs on Speed, Change-of-Direction, and Endurance in Recreationally Trained Soccer Players. Frontiers in Physiology, 1525. 

9 Cicioni-Kolsky, D., Lorenzen, C., Williams, M. D., & Kemp, J. G. (2013). Endurance and sprint benefits of high-intensity and supramaximal interval training. European journal of sport science, 13(3), 304-311. 

10 Koral, J., Oranchuk, D. J., Herrera, R., & Millet, G. Y. (2018). Six sessions of sprint interval training improves running performance in trained athletes. Journal of strength and conditioning research, 32(3), 617. 

11 Parra J, Cadefau JA, Rodas G, Amigo N, and Cusso R. (2000). The distribution of rest periods affects performance and adaptations of energy metabolism induced by high-intensity training in human muscle. Acta Physiol Scand 169: 157–165. 

12 Bayati, M., Farzad, B., Gharakhanlou, R., & Agha-Alinejad, H. (2011). A practical model of low-volume high-intensity interval training induces performance and metabolic adaptations that resemble ‘all-out’sprint interval training. Journal of sports science & medicine, 10(3), 571. 

13 Bangsbo, J., Gunnarsson, T. P., Wendell, J., Nybo, L., & Thomassen, M. (2009). Reduced volume and increased training intensity elevate muscle Na+-K+ pump α2-subunit expression as well as short-and long-term work capacity in humans. Journal of applied physiology, 107(6), 1771-1780. 

14 Willoughby, T. N., Thomas, M. P., Schmale, M. S., Copeland, J. L., & Hazell, T. J. (2016). Four weeks of running sprint interval training improves cardiorespiratory fitness in young and middle-aged adults. Journal of sports sciences, 34(13), 1207-1214. 

15 Martin, L. J., Anderson, S. H., Schmale, M. S., Hallworth, J. R., & Hazell, T. J. (2016). A group-enhanced sprint interval training program for amateur athletes. Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism, 41(8), 809-815. 

16 McKie, G. L., Islam, H., Townsend, L. K., Robertson-Wilson, J., Eys, M., & Hazell, T. J. (2018). Modified sprint interval training protocols: physiological and psychological responses to 4 weeks of training. Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism, 43(6), 595-601. 

17 MacDougall, J. D., Hicks, A. L., MacDonald, J. R., McKelvie, R. S., Green, H. J., & Smith, K. M. (1998). Muscle performance and enzymatic adaptations to sprint interval training. Journal of applied physiology, 84(6), 2138-2142. 

18 Rodas G, Ventura JL, Cadefau JA, Cusso R, and Parra J. (2000). A short training programme for the rapid improvement of both aerobic and anaerobic metabolism. Eur J Appl Physiol 82: 480 – 486. 

19 Gillen, J. B., Martin, B. J., MacInnis, M. J., Skelly, L. E., Tarnopolsky, M. A., & Gibala, M. J. (2016). Twelve weeks of sprint interval training improves indices of cardiometabolic health similar to traditional endurance training despite a five-fold lower exercise volume and time commitment. PloS one, 11(4), e0154075. 

20 Granata, C., Oliveira, R. S., Little, J. P., Renner, K., & Bishop, D. J. (2016). Training intensity modulates changes in PGC‐1α and p53 protein content and mitochondrial respiration, but not markers of mitochondrial content in human skeletal muscle. The FASEB Journal, 30(2), 959-970. 

21 Burgomaster, K. A., Howarth, K. R., Phillips, S. M., Rakobowchuk, M., MacDonald, M. J., McGee, S. L., & Gibala, M. J. (2008). Similar metabolic adaptations during exercise after low volume sprint interval and traditional endurance training in humans. The Journal of physiology, 586(1), 151-160. 

22 Richardson, A. J., & Gibson, O. R. (2015). Simulated hypoxia does not further improve aerobic capacity during sprint interval training. J Sports Med Phys Fit, 55(10), 1099-1106. 

23 Richardson, A. J., Relf, R. L., Saunders, A., & Gibson, O. R. (2016). Similar inflammatory responses following sprint interval training performed in hypoxia and normoxia. Frontiers in Physiology, 7, 332. 

24  Warnier, G., Benoit, N., Naslain, D., Lambrecht, S., Francaux, M., & Deldicque, L. (2020). Effects of sprint interval training at different altitudes on cycling performance at sea-level. Sports, 8(11), 148. 

25 Mandić, M., Hansson, B., Lovrić, A., Sundblad, P., Vollaard, N. B., Lundberg, T. R., ... & Rullman, E. (2022). Improvements in maximal oxygen uptake after sprint-interval training coincide with increases in central hemodynamic factors. Medicine and Science in Sports and Exercise, 54(6), 944-952.