La puissance en course à pied : petit abécédaire

Le 26/02/24 par l’équipe du TBEI.

La course à pied est un sport riche en métriques : rythme cardiaque, allure, kilomètres, lactatémie, etc. Toutes ces métriques permettent de traduire une certaine réalité de l’effort en course à pied et répondent également au besoin frénétique de l’être humain de quantifier et catégoriser ce qu’il fait. Dans cet article, nous allons nous pencher sur la place de la puissance en course à pied.

Qu’est-ce que la puissance ? Tout simplement, la définition la plus simple pour les sports comme le cyclisme ou la course à pied est de dire que la puissance est le produit de la force exercée sur un objet par sa vitesse de déplacement. Le watt est une des unités internationales de mesure pour quantifier une puissance. Le watt représente un flux énergétique.

Un watt est l’équivalent du transfert d’une énergie d’un joule pendant une seconde. Et un joule, qu’est-ce que c’est ? Un joule représente l’énergie utilisée pour déplacer un objet avec une force de un newton sur un mètre. C’est à comparer à une autre unité de mesure pour la puissance avec les chevaux vapeurs, qui sont utilisés notamment pour les véhicules à moteur. Un cheval vapeur est l’équivalent de 735,5 watts, une puissance très élevée pour un cycliste ou un coureur à pied.

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En cyclisme, si le capteur de puissance est dans la pédale, on mesure donc la puissance mise dans les pédales. Cette puissance sert à vaincre trois résistances principales en cyclisme : le frottement mécanique causé par le vélo et ses résistances, la gravité, notamment en montée, ainsi que la résistance de l’air, notablement le vent. On le comprend donc, en cyclisme la majorité de l’énergie part dans la propulsion du vélo vers l’avant tandis qu’en course à pied, le déplacement se mesure dans 3 dimensions : le plan horizontal, le plan vertical et le plan latéral. En effet, bien que l’on aille vers l’avant (plan horizontal) en courant, nous avons aussi tendance à notamment hocher des épaules de gauche à droite (plan latéral) et à rebondir vers le haut (plan vertical).

Bref, que retenir trivialement de la puissance ? Cette dernière représente l’effort direct, produit par les jambes, à l’inverse de la fréquence cardiaque qui n’est que la conséquence de cet effort. Comme une puissance est un ratio entre la force exercée et la vitesse d’exécution d’un mouvement, il est nécessaire pour améliorer la puissance fournie d’augmenter la force ou d’augmenter la cadence.

Comment est mesurée la puissance ?

Contrairement au cyclisme, en course à pied la cadence n’est pas mesurée mais estimée. En cyclisme, on appuie sur les pédales donc on peut mesurer mais en course à pied, on ne court pas sur des plaques de force connectées en Bluetooth à notre montre. Il est donc impossible de mesurer précisément la puissance d’un coureur à pied.

Cette estimation de la puissance en course à pied se base sur plusieurs critères :

-> Le poids. L’effort de course et les performances sont logiquement impactées par le poids donc il est nécessaire de le mettre à jour régulièrement dans les paramètres dans le cas de l’usage de la puissance ;

-> L’allure : l’effort varie avec l’allure

-> La météo et le vent selon les capteurs ;

-> L’inclinaison, la pente.

Ce sont donc des algorithmes qui, tout en utilisant les données mentionnées, calculent la puissance. Si les montres de course à pied utilisant la puissance se basent sur les données mentionnées ci-dessus, les capteurs de puissance comme le Stryd, le SHFT, le Coros Pod 1, le Garmin Dynamic Pod ou le Runscribe utilisent plus de données, elles aussi liées à l’économie de course, pour estimer la puissance :

-> Le temps de contact au sol ;

-> La balance gauche-droite ;

-> La longueur de foulée ;

-> Etc.

Source : Coros

On le devine assez aisément, les capteurs sont donc techniquement encore plus pertinents dans leur mesure. À noter d’ailleurs que les capteurs de puissance sus-mentionnés permettent de mieux estimer l’allure par rapport à des GPS puisqu’ils sont au plus près de l’effort.

Au sein du TBEI, nous avons créé notre propre algorithme pour calculer la puissance d’un coureur à pied sur un effort donné. Cette formule, utilisant la distance, la durée, l’allure, le dénivelé et le poids, a été conçue pour pouvoir être utilisée pour les coureurs ne disposant pas des données de puissance sur leur matériel. La formule essaye également de se rapprocher des watts cyclistes afin de permettre une certaine transversalité. Pouvoir calculer les watts sur n’importe quel effort peut notamment être utile afin de définir la dépense énergétique d’un coureur durant un effort mais nous verrons cela plus tard dans cet article.

Vous pouvez maintenant vous demander comment utiliser la puissance si cette dernière n’est qu’estimée et que des capteurs peuvent utiliser des données différentes ? Il faut tout simplement vous assurer que la puissance relevée soit auto-référentielle. Qu’est-ce que cela veut dire ? Vous n’avez pas besoin d’être sur à 100% que votre AS10 à 300 watts est VRAIMENT à 300 watts produits, par contre si à chaque fois que vous êtes en AS10 votre rythme cardiaque est constant et votre puissance oscille autour des 300 watts, vous savez que vous êtes bons dans votre zone cible.

Exprimer la puissance le plus finement possible : les watts/kilogrammes

Dans la première partie, nous avons parlé de l’unité de mesure de la puissance qu’est le watt. Pourtant, le monde sportif s’exprime aussi souvent en watts par kilogramme qu’en watts seuls. L’un et l’autre sont dépendants : deux coureurs à 300 watts ne seront pas du tout dans la même zone d’effort si l’un fait 55KG et l’autre fait 90.

Le premier, à 55KG, sortira donc 5,45w/kg – un chiffre qui peut vite le classer parmi les meilleurs amateurs s’il tient cette puissance sur une vingtaine de minutes, tandis que le second sera seulement à 3,3w/kg – un chiffre toujours bon mais plus modeste sur 20 minutes. On parle donc ici de puissance relative puisque la puissance produite est relativisée selon le poids.

Tableau catégorisant les performances en w/kg, applicable principalement au Stryd ou à Coros. Source : hetgeheimvanhardlopen.nl

Sur un parcours plat, la puissance absolue en watts et l’aérodynamisme/économie de course sont les facteurs déterminants de la vitesse d’un cycliste ou d’un coureur. Un coureur plus lourd pourra généralement sortir plus de watts du fait de sa musculature, mais moins de watts par kilogramme, d’où le profil très musculeux des sprinteurs en cyclisme et en course à pied. Par contre, dans les montées, en raison de la gravité, la puissance ramenée au poids est plus importante car le coureur plus léger sera plus économe et aura moins de poids à déplacer.

Un point supplémentaire à prendre en compte, principalement en cyclisme mais qui peut aussi amener à questionnement sur les épreuves d’ultra ou de rando-course, est la place du matériel. Reprenons nos deux coureurs de 55 et 90KG courant à une puissance de 300 watts. Imaginez les avec 10 kilos d’équipement cette fois-ci. Pour le coureur de 55KG, le sac représentera 18,18% du poids total avec matériel tandis que pour celui à 90 kilos, le sac ne représentera que 11,11% du poids total du coureur avec son matériel.

Le premier coureur développant une puissance de 300 watts passera donc de 5,45w/kg à 55kg sans matériel à 4,61w/kg avec le matériel tandis que celui de 90 kilos à 3,3w/kg sans le matériel passera à 3w/kg avec matériel. Ici, le coureur de 55kg reste donc avantagé du fait de l’énorme différence de 35kg entre les deux coureurs mais sur des poids plus serrés un matériel plus léger peut faire la différence.

L’intérêt de la puissance à l’entraînement

Bien que la fréquence cardiaque reste la donnée mesurable la plus pertinente à propos de l’entraînement, ressenti à part donc, elle possède des défauts :

-> Un sprint de 20″ à bloc ne verra pas votre rythme cardiaque monter autant que la difficulté de l’effort peut le représenter ;

-> Plus généralement, la FC peut mettre jusqu’à plusieurs minutes pour bien atteindre la zone visée alors que la puissance est bien plus instantanée ;

-> En fin de séance ou de course, la FC peut avoir une dérive à la hausse du fait de la fatigue, de la déshydratation, de l’épuisement des réserves de glucides alors que la puissance ne connaît pas cette dérive : on peut donc associer les deux pour rester pertinent et mieux comprendre l’exercice réalisé.

L’intérêt est donc d’utiliser les deux de façon croisée tout en complétant avec le ressenti pour bien guider les entraînements. Par contre, bien que cela me semble évident, il faut préciser que quitte à choisir une seule donnée, il faut préférer la FC qui permet de valider la puissance et qui est une charge interne au corps. Néanmoins, il y a une véritable pertinence à utiliser la puissance qui est plus accessible et plus pertinent que la prise de lactate qui, normalement rappelons-le, nécessite un membre du personnel médical pour effectuer la prise tout en étant une charge interne comme la fréquence cardiaque.

L’intérêt de la puissance en compétition

L’usage de la puissance peut permettre un rythme plus régulier sur une course vallonnée, ce qui serait idéal pour des courses telles que le marathon de Boston ou des trails, qu’importe la durée. Plus précis encore que la Vitesse Adaptée à la Pente (VAP), la puissance permet de bien doser ses efforts dans une côte ! L’utilisation de la puissance est un moyen simple de maintenir un niveau d’effort constant. Vous pouvez aussi la jouer finement en augmentant la puissance produite en montée et en la réduisant en descente.

L’intérêt de la puissance pour la mesure de la dépense énergétique : exprimer la fatigue en kilojoule/kilogramme/heure

Pour les efforts atypiques comme trails plus longs, les watts doivent être idéalement complétés par les kj/kg/h pour savoir après course dans quel état on aborde les difficultés du parcours et dans quel état nous sommes à X ou Y moment de la course. C’est possiblement le point le plus pertinent à l’usage de la puissance.

On le rappelle, les kilojoules sont simplement une quantité d’énergie. Quantité d’énergie directement liée aux watts, si vous vous souvenez bien, puisque le total des joules est égal à la moyenne des watts par le temps en secondes. Ce sont donc les watts ou une autre unité d’une énergie divisée par un temps qui est sont une dépense d’énergie et c’est ce que l’on va expliquer ici.

Par exemple, revenons à notre coureur de 55 kilos.

Imaginons qu’il produise 137 watts durant 3H47. Cela fait 137 watts * 13620 secondes = 1866 kilojoules. Néanmoins, pour les mêmes raisons que citées précédemment, les kilojoules sont à diviser par le poids du coureur, afin de créer une unité relativisée. Notre coureur de 55kg a donc sorti 33,9kj/kg lors de sa course de 3H47. Pourtant, il faut bien souligner que si le poids peut varier, la longueur de l’effort aussi, il faut donc relativiser ces 33,9kj/kg à la durée de la sortie !

Source : Lanterne Rouge

Il faut donc diviser les 33,9kj/kg à la longueur de la sortie exprimée en décimales, 3H47 étant 3,78 heures. 33,9kj/kg / 3,78 = 8,96kj/kg/h sur l’ensemble de l’effort.

On le comprend donc, l’intensité et la longueur influencent la dépense en kj/kg/h. Par exemple, en faisant 2H30 à 200 watts, notre coureur de 55kg va certes effectuer un effort sur les bases moyennes 32,7kj/kg – ce qui paraît proche de l’effort précédent – mais lorsque cette donnée est ramenée sur les 2,5h on obtient 13,08kj/kg/h soit un effort finalement bien plus intense, même s’il était plus court.

Lorsque l’on sait qu’un gramme de glucides fait environ 16kj, et qu’un gramme de gras est équivalent à 37kj, on comprend vite deux choses : on peut donc calculer une consommation approximative en glucides pour notre coureur sur ses prochains efforts et on comprend que plus l’on utilise les lipides, ou plus l’on épargne les glucides, plus l’on sera capable de garder des stocks d’énergie pour les moments cruciaux.

Cette métrique peut donc nous aider à travailler le ravitaillement en course et à comprendre l’énergie qu’il nous reste à X ou Y moment d’une course. Un coureur très léger aura tendance à performer sur une montée longue et sèche ou un faible cumul de montées, un coureur intermédiaire sera passe-partout et aura peut-être la possibilité de tenir sur des parcours plus vallonnés et avec plus de montées grâce à ses réserves en lipides tandis qu’un coureur plus lourd sera celui qui subira le plus sur des parcours non-plats.

C’est impératif aussi de parler du rendement depuis le sucre présent dans le sang jusqu’à la puissance et par extension l’énergie dépensé. Le ravitaillement ne doit pas servir qu’à l’énergie motrice – comme ici calculé – mais aussi à l’énergie mécanique non-efficace, à la chaleur du corps, etc.

Le site Lanterne rouge s’est très bien penché sur le sujet puisqu’il détaille l’utilité de ce concept pour le cyclisme en avançant même cet intéressant graphique qui donne des zones cibles pour aborder d’une façon idéale la difficulté finale d’une course cycliste. Les auteurs du site, parmi les rares à exploiter ce concept de kj/kg/h et à notre connaissance les premiers à en parler ainsi sur le net, l’utilisent régulièrement pour mieux analyser les courses cyclistes.

Source : Lanterne rouge

Pour autant, on le rappellera, les données de puissance en course à pied sont auto-référentielles et ne sont pas les données précises émises par le coureur. Pour établir un tableau similaire pour la course à pied, il faudra être conscient que ce tableau doit être propre à chaque coureur et être réalisé sur le moyen terme, voire le long terme, avec toujours la même façon de relever les données afin d’avoir une cohérence et une reproductibilité.

Ceci peut être complété par les mesures d’un ensemble de type Metamax 3B Cortex. En effet, pour calculer la dépense calorique et l’efficacité énergétique, il serait intéressant de disposer des données de débit de CO2 en fonction de la puissance mécanique enregistrée, sachant que le carbone est un résidu de combustion.

Source : cortex-medical.com

Si l’on connaît le débit de carbone, on peut estimer le débit de calories. Un outil qui mesure la ventilation cycle par cycle et les concentrations d’O2 et de CO2 présentes dans ces volumes est donc un plus dans ce cas. Mais même sans cela, cette métrique de kj/kg/h peut être utilisée pour estimer la fatigue d’un coureur au moment X ou Y d’une course si l’on dispose d’une base de données fiable et suffisamment importante des watts produits par un athlète donné, car les 200 watts qu’il a mesuré pendant 2 heures et demie ne sont pas forcément 200 watts à proprement parler.

Améliorer ses watts : les tests pour évaluer sa puissance et les entraînements associés

Un test en sport est souvent un exercice physique, une mesure ou éventuellement un questionnaire. Il faut réaliser ce dernier en suivant un protocole précis et il doit aboutir à un résultat exploitable. Plusieurs caractéristiques sont importantes, voire essentiels sont à prendre en compte pour faire un test :

-> Il doit être pertinent et adapté à l’athlète : par exemple faire faire un test VMA de 6 minutes plat à un coureur de marathon ne sera pas forcément un mauvais choix selon le but visé mais aura des limites à ne pas occulter ;

-> Il doit être reproductible : cela ne sert à rien de mesurer quelque chose si vous n’êtes pas capable de le reproduire et de vous assurer qu’il y a des changements potentiels dans le résultat entre chaque reproduction du test. De plus, il faut que la personne faisant passer le test sache le faire. La matériel doit donc aussi être fiable et accessible ;

-> Il doit être au plus proche possible de ce que l’on cherche à mesurer : par exemple, si vous faites faire 20RM à un athlète pour en extrapoler sa 1RM, cela ne serait pas aussi proche de ce que l’on cherche à mesurer que tout simplement faire un 1RM ;

-> Le test doit pouvoir être fait sans mettre en danger l’athlète et, autant que possible, en limitant l’impact sur la fatigue de l’athlète pour ne pas lui amputer trop de temps d’entraînement.

Logiquement, il faut donc préférablement utiliser le même test dans le temps, y arriver avec la même fatigue, préférer le même endroit, etc.

Dans cette optique, il y a donc plusieurs tests pour évaluer sa puissance. Veuillez noter que le test doit se rapprocher le plus possible des conditions de course et d’entraînement que vous avez pour l’athlète donné : sur route pour un hors-stade, sur piste pour un pistard, sur un terrain mixte pour un traileur, après une sortie vélo raisonnable pour un duathlète ou un triathlète ou encore dans la bouillasse pour des spécialistes du cross.

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Le but de ces tests est globalement de tirer une valeur qui est en corrélation avec la running Fuctional Threshold Power, c’est à dire la puissance qu’un athlète entraîné peut normalement tenir environ 1H, de 30′-1H15. La principale erreur concernant la rFTP est que la rFTP est toujours équivalente à la puissance moyenne sur un effort maximal de 60 minutes. Comme nous l’avons mentionné ci-dessus, la durée pendant laquelle une personne peut maintenir une rFTP peut varier de 30 à 75 minutes selon les préférences en termes de distance et le niveau de l’athlète. C’est pour cela qu’il est pertinent pour un triathlète ou un coureur de très long d’effectuer aussi les tests en pré-fatigue car l’intérêt n’est pas seulement d’avoir une puissance brute à mobiliser sur 5′ ou 20′ mais d’être capable de la mobiliser après du vélo ou après 30KM à pied pour faire la différence.

Cette estimation de la rFTP est applicable pour une période de temps limitée d’environ 6 semaines +/- 3 semaines, selon la phase d’entraînement dans laquelle se trouve l’athlète. Au fur et à mesure que la condition physique évolue, un nouveau test et une nouvelle estimation sont nécessaires.

Quels tests sont intéressants :

-> Le 1H pour les athlètes de très long afin d’avoir le seuil mais à déconseiller : trop long ;

-> 10′ à bloc puis 88% de la puissance développée pour avoir la rFTP ou 20′ à bloc puis prendre 93% de la puissance développée pour avoir la rFTP : il faut être entraîné pour ces tests ;

-> Le test VMA demi-cooper de 6′ classique, le résultat de la puissance développée à multiplier par 0,85 environ pour obtenir la rFTP ;

-> Les tests basiques similaires au cyclisme (notamment 20′ mais aussi 5′ par exemple) pour établir une correspondance toute relative entre les données cyclistes et les données de course à pied ;

-> L’autocalcul, notamment via le Stryd ;

-> La course, qui permet d’extrapoler la VMA et la rFTP de ce fait en établissant des pourcentages ;

-> Le 3′-9′ : l’avantage, c’est qu’il permet aussi d’estimer la VMA. Il se compose de 3′ à bloc et de 9′ à bloc avec 30′ de récupération marchée et trottée entre les deux. Il faut ensuite multiplier le résultat par 0,85 à 0,9 selon le niveau de forme pour obtenir une rFTP raisonnable.

Par exemple, voilà une occurrence du dernier test cité et réalisée par nos soins :

L’athlète a produit 313 et 362 watts selon Coros, soit 338 watts de moyenne que l’on ramène à 287 watts en le multipliant par 0,85. 287 watts divisés par 65KG donne environ environ 4,41 w/kg. Dans le tableau précédemment cité, l’athlète est classé à un niveau régional et c’est là qu’il est important de bien interpréter les données !

4,41w/kg, un niveau régional, est cohérent au premier abord puisque lors de sa dernière saison complète d’athlétisme, en 2021-2022, l’athlète a couru dans les 33′ et s’est encore un peu amélioré ensuite durant l’année 2022-2023 en s’approchant de données d’entraînement valant 32′.

Pour autant, n’ayant repris le sport que depuis une semaine après quasiment 3 mois d’arrêt, l’athlète a réalisé le test à 3:50/KM sur 9′ et 3:10/KM sur 3′. Bien loin de temps régionaux ! Néanmoins, il a augmenté sa masse musculaire depuis son 33′ et l’a conservée. Il a donc très bien pu produire tous ces watts durant le test mais le manque d’entraînement l’a amené à en faire moins bon usage en perdant énormément de puissance sur une foulée moins travaillée, un gainage faible qui le fait osciller et s’écraser, etc. De même, qu’un coureur peut avoir une très bonne VO2 max sans savoir l’exploiter, un coureur pourra avoir une très bonne puissance non-rentabilisée.

Comment utiliser les watts définis à travers les tests ?

Comment définir les watts à utiliser ? Tout simplement par expérience et relevés pour établir votre propre tableau mais en général il est admis que ces allures correspondent à ces valeurs de rFTP :

-> 5KM : 105-110% rFTP
-> 10KM : 100-105% rFTP
-> 21KM : 94%-97 rFTP
-> Marathon : 85-90% rFTP

Notre approche privilégiée à l’Institut se complétant avec la FC, on ne propose que rarement des entraînements uniquement à la puissance, cette dernière permettant plutôt de valider la FC. Pourtant, il est possible d’imaginer des entraînements comme 7x 3′ (R2′) à 95% de la rFTP qui serait un entraînement intéressant selon le moment de la saison mais on peut aussi penser à des des 1’/1′ ou des blocs plus long par exemple de 10′ à 90% de la rFTP. On le devine tout de suite en lisant l’énoncé de ces séances, autant simplement donner des allures : l’avantage de la puissance est moindre ici.

Pour autant si l’on s’entraîne à la puissance, il faut noter quelque chose : si les longs intervalles proches de 100 % de la rFTP sont difficiles, votre rFTP est possiblement surestimée ou en surentraînement, l’inverse étant également vrai.

L’intérêt de la puissance peut aussi résider dans le fait d’établir un Profil de Puissance Record (PPR) au fil des entraînements afin de mieux catégoriser le profil de coureur que l’on est. Cela se réalise déjà beaucoup en cyclisme.

Voilà un exemple de PPR simplifié. Source : g1coach.ch

Optimiser ses watts

Au final, on se rend compte d’une chose, notamment avec l’exemple du test de niveau régional (mais pas réellement !), l’important est d’optimiser ses watts. Développer beaucoup de watts c’est bien mais il faut être efficace et améliorer les métriques liées aux watts donc améliorer l’économie de course. Il faut notamment viser à améliorer :

-> Le temps de contact au sol. Par exemple, si l’on talonne le temps est souvent plus long car on déroule le pied complet en général ;

-> L’oscillation ;

-> La cadence ;

-> Le poids pour les athlètes à haut niveau ;

-> Etc.

Il n’est pas forcément nécessaire de faire beaucoup d’exercices, tout simplement courir améliorera votre économie !

Conclusion

Avant de conclure à proprement parler, quels sont les limitations de la puissance ?

-> Il faut utiliser le même capteur de puissance avec constance afin de pouvoir suivre la puissance sur le long terme. Pouvoir réutiliser le capteur qu’importe la montre c’est l’intérêt, par exemple, d’un Stryd plutôt que Coros, Garmin ou autre. Néanmoins, est-ce que cela ça vaut la peine d’acheter un capteur quand la fonction de calcul de la puissance est déjà sur les montres récentes ?

-> La puissance en course à pied ne correspond que difficilement avec la puissance en vélo :

-> La maîtrise de cette dernière est un investissement certain dans le suivi donc la charge mentale en résultant est importante pour un athlète seul ;

-> S’assurer que la puissance est bien auto-référentielle est primordial ;

-> Il faut plutôt ramener la puissance à la minute ou à 30″ car la puissance instantanée varie trop.

Pour conclure, si cet article possède un but de vulgarisation et de discussion, car nous ne prétendons pas avoir la science infuse et des coquilles peuvent se glisser, la pratique ne s’adresse principalement qu’à des athlètes confirmés et encadrés car la charge mentale est importante. La puissance en course à pied est très utile à condition d’y mettre un investissement important afin de lever une véritable base de données qui serait auto-référentielle pour un athlète donné. Étant complexe, il faut avoir un suivi de moyen/long terme de l’athlète, une capacité de lecture et de compréhension des données et potentiellement d’autres capteurs pour compléter les mesures.

Finalement, la puissance en course à pied n’est réservée qu’à une élite à cause de sa nature même : calculée sur des métriques liées à l’activité et à l’économie de course, elle n’est pas mesurée, elle nécessite donc un investissement important et n’est rentable que pour une poignée d’athlètes.