Haute Ecole Robert Schuman
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Un
entraînement de deux heures d'athlétisme par semaine modifie-t-il les
performances aérobies chez l'enfant pré-pubère ? Etude
réalisée chez 25 enfants âgés de 9 à 11 ans Mémoire présenté par Simon DETRUISEUX Juin 2008 Haute Ecole Robert Schuman de Libramont Résumé Objectif : l'objet de ce travail est l'étude, chez l'enfant, des incidences d'un entraînement de deux heures de découverte de l'athlétisme par semaine sur les performances aérobies. Méthode : la population de l'étude est composée de 25 enfants âgés de 9 à 11 ans (8 filles et 17 garçons). Les principaux paramètres (taille, poids, indice de masse corporelle, fréquence cardiaque et tension artérielle de repos) ont été mesurés. De plus, chaque enfant a réalisé deux tests : le test de Léger et Boucher pour la mesure de la vitesse maximale aérobie (VMA), afin d'obtenir une valeur extrapolée de la consommation maximale d'oxygène (VO2max), ainsi que le test de Martinet pour évaluer la récupération après effort (mesure de la fréquence cardiaque après l'effort). Pour l'analyse des résultats, nous avons pris en compte plusieurs paramètres, dont notamment les heures de sport réalisées en dehors du club d'athlétisme. Résultats : tous les enfants ont augmenté leur VMA entre les deux tests (+2,05% pour tous les enfants, +3,13% pour les filles et +1,58% pour les garçons). Cependant, seuls les filles et les enfants regardant peu la télévision augmentent significativement leur VO2max, avant et après 15 séances d'entraînement. Conclusion : un entraînement d'athlétisme de deux heures par semaine améliore la VMA de tous les enfants et entraîne des modifications, au niveau de la VO2max, uniquement chez les filles et les enfants consacrant peu de temps à la télévision. Mots clés : enfants pré-pubères, aérobie, entraînement physique, vitesse maximale aérobie (VMA), consommation maximale d'oxygène (VO2max), sexe, croissance. Abstract Objective
: the purpose of this work is the study, in children, the implications of
a two hours training per week of discovery athletics on aerobic performances. Method
: the population of the study is composed of 25 children aged from 9 to
11 years (8 girls and 17 boys). The main parameters (height, weight, body
mass index, heart rate and blood pressure of rest) were measured.
Furthermore, every child has conducted two tests : the test of Léger et
Boucher to measure the maximum speed aerobic (VMA). Its permits to obtain an
extrapolated value of maximum oxygen uptake (VO2max). The second
one is the Martinet test to assess the recovery effort (measure of heart rate
after exertion). For the analysis of results, we took into account several
parameters, including hours of sport made outside the athletics club. Results
: all children have increased their VMA between the two tests of +2,05%
in average (+3,13% for girls and +1,58% for boys). However, only girls and
children watching television a little significantly increase their VO2max,
before and after 15 workouts. Conclusion
: a two hours athletic training per week improves the VMA of all
children, and leads to changes at the VO2max, but only among girls
and children spending little time watching television. Keywords
: prepubescent children, aerobic, physical training, maximum speed aerobic (VMA), maximum oxygen
uptake (VO2max), sex, growth. Introduction Au cours des dernières décennies, l'organisation mondiale de la santé a constaté une augmentation de la prévalence du surpoids et de l'obésité chez l'enfant. Aujourd'hui, environ 20% des enfants sont en surpoids, dont un tiers sont obèses [1, 2]. D'autre part, seul un tiers des jeunes sont considérés comme suffisamment actifs pour entretenir leur santé [1,3]. Dans ce contexte, la réduction de l’activité physique, au profit de la télévision et, de plus en plus, des jeux vidéo, apparaît comme un facteur déterminant [4, 5]. Il paraît donc essentiel d'augmenter les heures d'activité physique scolaire et extra-scolaire. Cependant, peu d'écrits relatent des phénomènes et des adaptations physiologiques à l'exercice chez l’enfant. En effet, ceux-ci ont été abondamment étudiés chez l'adulte, mais peu de travaux ont été consacrés à l'enfant à cause des contraintes d'ordre éthique et méthodologique. Celles-ci ont freiné l'essor de la physiologie de l'exercice de l'enfant [6] [7]. On a donc longtemps considéré que les adaptations étaient semblables chez l'enfant et l'adulte [6]. Même si l'enfant est le petit de l'homme, cela ne signifie en aucun cas sur un plan physiologique qu'il peut fonctionner comme un petit homme [5]. En effet, l'enfant est un être immature, mais il n'est pas pour autant démuni pour faire face aux besoins des différents types d'activités physiques auxquelles il participe [8]. Durant sa croissance, l'enfant développe des adaptations métaboliques et hormonales spécifiques qui donneront lieu à des potentialités physiques bien définies. La maturation de ces adaptations est un phénomène lent et individuel, qui atteint son apogée dans la phase pubertaire voire post-pubertaire [5]. C'est donc depuis peu que l'étude des enfants commence à intéresser les physiologistes de l'exercice, et notamment l'étude de la filière aérobie. Le fruit de leurs travaux permet de mieux distinguer les similitudes et les différences qui existent entre adulte et sujet jeune [6]. De plus, il montre que l'enfant a un système aérobie très performant [8, 9]. Certaines variables de l'aptitude aérobie de l'enfant et de l'adolescent sont décrites dans la littérature en comparaison avec celles de l'adulte. Il est unanimement admis que la consommation maximale d'oxygène (VO2max) constitue le critère essentiel pour la mesure de l'aptitude aérobie [10, 11]. Cependant, ce critère ne semble pas suffisant puisqu'un jeune de 14 ans est susceptible de courir 1 500 mètres deux fois plus vite qu'un enfant de 5 ans tout en présentant des VO2max (ml·min-1·kg-1) similaires [5]. L'évolution des dimensions corporelles, de la masse maigre et de la motricité favorise bien entendu ces améliorations [5]. La compilation de la littérature permet de disposer aujourd'hui d’études de la VO2max mesurée de façon directe et indirecte chez des garçons et des filles âgés de 5 à 18 ans. Ainsi, il est possible de donner les références moyennes de la VO2max chez l'enfant et l'adolescent. VO2max absolue chez
l'enfant sédentaire La VO2max absolue (en l·min-1) augmente de façon continue et régulière de 5 à 17-18 ans chez le garçon et de 5 à 14-15 ans chez la fille. Chez un enfant de 5-6 ans, elle est de l'ordre de 1 ± 0,2 l·min-1, pour atteindre vers 15 ans 3 ± 0,4 l·min-1 chez le garçon et 2 ± 0,3 l·min-1 chez la fille. Le gain annuel moyen est de 0,2 l·min-1 chez le garçon et de 0,1 l·min-1 chez la fille [6, 12, 13, 14, 15, 16, 17]. Cette augmentation est consécutive à un accroissement de la masse corporelle [16]. Par la suite, la V02 max tend à se stabiliser chez le garçon et à diminuer chez la fille [6, 12, 13, 14, 17]. A tout âge, la valeur moyenne de la VO2max absolue d'un garçon est plus élevée que celle d'une fille [6, 7, 10, 16, 17]. Avant 10-12 ans, les différences entre garçons et filles sont faibles, et la moyenne de la puissance maximale aérobie de la fille représente environ 85-90% de celle observée chez le garçon. A partir de cet âge et jusqu'à la maturité, les moyennes des filles diminuent progressivement par rapport à celles des garçons. A la puberté, la VO2max chez la fille représente 70% de la valeur moyenne observée chez le garçon [6, 10, 13, 16, 17, 18]. A l'âge de 16 ans, la différence est plus prononcée, elle atteint généralement 37% [13] mais elle peut aller jusqu'à 50% [16]. VO2max relative chez
l'enfant sédentaire Lors des exercices, même les plus habituels, le poids du corps intervient dans la demande d'énergie [16]. Par conséquent, afin de pouvoir comparer des sujets présentant des dimensions corporelles différentes, il est nécessaire de rapporter la VO2max aux dimensions de l'organisme (VO2max relative) [12]. La VO2max relative (en ml·min-1·kg-1) de l'enfant subit moins de changements pendant la croissance que la VO2max absolue, en particulier chez le garçon [6, 10, 15]. Elle se situe autour de 50 ± 6 ml·min-1·kg-1 chez le garçon et de 42 ± 4 ml·min-1·kg-1 chez la fille [6, 7, 11, 12, 14, 15]. Il ressort de ces résultats que la VO2max relative de l’enfant est supérieure à celle du jeune adulte sédentaire âgé de 18 à 22 ans (44 à 50 ml·min-1·kg-1 pour les hommes et 38 à 42 ml·min-1·kg-1 pour les femmes) [6, 16]. Concernant l'évolution de la VO2max relative au cours de la croissance, des divergences existent entre les auteurs. Chez les garçons, certains indiquent une faible augmentation de la VO2max de 5 à 10-14 ans, qui se stabilise ensuite jusqu'à l'adolescence [6, 7, 10, 12, 13, 15, 16, 17, 19]. D'autres, au contraire, font apparaître une légère diminution de la VO2max à partir de 9 ans; cet infléchissement s'accentuant entre 12 et 15 ans [10, 12]. Enfin, pour certains, elle ne varie pas au cours de la croissance [7, 13, 15, 16, 20, 21]. Pour les filles, une augmentation de la VO2max peut être observée jusqu'à 10 ans pour une partie des auteurs [12, 17], alors que pour d'autres, elle demeure stable de 6 à 10-12 ans [6, 7, 10, 12, 13, 15, 16]. A partir de cet âge, une diminution de la VO2max relative est ensuite régulièrement constatée [6, 7, 10, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 19, 20, 21], au rythme moyen de 2% par an [15]. Au cours de la croissance, on constate deux phases distinctes entre garçons et filles. De 5 à 10-11 ans environ, les différences sont faibles [7, 12, 15, 17]. La VO2max chez la fille atteint environ 90-95% de celle obtenue par le garçon [10]. Au cours de la deuxième phase correspondant à la période pubertaire, la consommation maximale en oxygène chez la fille diminue de 0,5 à 1 ml.kg-1.min-1 par an, ce qui n'est pas le cas chez le garçon; l'écart garçon-fille va par conséquent en s'accroissant [7, 12, 16]. En effet, à ce stade pubertaire, la valeur de la VO2max chez la fille ne représente plus que 75 à 85% de la valeur moyenne obtenue chez le garçon [10, 17]. A l'âge de 16 ans, la différence entre les valeurs moyennes de VO2max relative est d'environ 25% [16, 17]. La différence observée entre les deux sexes, à cette période, peut s'expliquer par une quantité d'hémoglobine (transporteur d'oxygène) significativement plus faible chez la fille, ainsi que des modifications pondérales, et plus précisément l'augmentation de la masse adipeuse chez la jeune pubère [5, 7, 12, 13, 16, 17, 19, 22]. En effet, alors que la masse grasse continue d'augmenter à l'adolescence chez la fille, elle atteint un plateau ou ne varie que peu chez le garçon (de 13 à 15 ans). Ainsi, la fille présente en moyenne 1,5 à 2 fois plus de masse grasse que le garçon en fin d'adolescence [5, 19]; on sait d'ailleurs que la masse grasse a une corrélation négative avec l'activité physique [23]. Lorsque l'on rapporte la VO2max à la masse maigre (MM) du sujet (ml·min-1·kg-1 MM), les valeurs des filles représentent environ 85-90% de celles observées chez les garçons, ceci à tout âge de l'adolescence [10, 15, 16, 19]. D'autres raisons peuvent également expliquer les différences existant entre garçons et filles, notamment la fréquence cardiaque, la différence artério-veineuse en oxygène ou encore les caractéristiques hormonales des deux sexes. Concernant la fréquence cardiaque et la différence artério-veineuse en oxygène, des divergences existent entre les auteurs. Certains ne font pas état de différences entre garçons et filles [13] alors que d'autres en perçoivent [10, 22]. Au niveau hormonal, nous sommes forcés de constater que les androgènes, chez le garçon, sont responsables d'une augmentation de la masse musculaire (grande consommatrice d'énergie) [7]. Cet accroissement se traduit par une demande accrue en oxygène lors d'un effort intense [15]. Il s'avère que dans toutes les activités de longue durée où il faut transporter sa masse corporelle, le garçon est en moyenne plus performant que la fille. La moindre densité corporelle de la fille ne constitue un avantage que pour la natation sur de longues distances [7]. A cette période, on constate également une différence importante de volume du cœur. Les garçons ont un ventricule gauche plus volumineux que les filles [10, 13]. Or, on a pu constater une haute corrélation entre le volume du cœur et la VO2max [17]. Par conséquent, les garçons sont davantage prédisposés à augmenter leur VO2max. Il est toujours difficile de rendre compte de résultats pour lesquels les chercheurs divergent. Un certain nombre de paramètres peuvent expliquer ces discordances. Parmi eux, la quantité et la nature de l'activité physique des enfants étudiés (activité ludique et/ou entraînement spécifique) jouent certainement un rôle important. La diversité des critères de croissance utilisés (staturo-pondéral, âge civil, âge osseux) et le mode d'étude (transversal ou longitudinal) sont également à prendre en compte [12]. Les effets de
l'entraînement chez l'enfant Les caractéristiques physiologiques de l'enfant lui sont propres, elles doivent donc être appréhendées différemment de celles de l'adulte [6]. C'est la raison pour laquelle l'entraînement de l'enfant n'est pas un entraînement pour adulte "en réduction" [24]. Pour l’adulte, de nombreux auteurs se sont penchés sur les possibilités de développement de la VO2max par l'entraînement. Les enfants, quant à eux, ont fait l’objet de moins d’études mais toutes s'accordent pour établir une amélioration des performances après un programme d’entraînement [5, 12, 21, 25]. En effet, il existe une nette différence entre les enfants "sédentaires" et les enfants "entraînés" [12]. Cependant, la capacité à l'entraînement semble être plus faible chez l'enfant que chez l'adulte [21]; l’entraînement consistant en un ensemble d'activités physiques programmées pour un sujet dans l'intention d'améliorer ses propres capacités de prestation sportive [26]. VO2max absolue chez
l'enfant entraîné Les enfants entraînés présentent une VO2max absolue plus élevée que les enfants sédentaires, que ce soit chez les garçons ou chez les filles. La différence moyenne entre sportifs et non sportifs est de 18%. Le gain annuel de VO2max est respectivement de 0,37 l·min-1 et de 0,22 l·min-1 pour les garçons et les filles sportives, soit près de deux fois l'augmentation annuelle des enfants non sportifs [12]. Jusqu'à 10-12 ans, les différences entre garçons et filles sont faibles, de l'ordre de quelques pourcents. Ensuite, les garçons présentent à tout âge une VO2max plus élevée (30% en moyenne) [12, 16, 21]. VO2max relative chez
l'enfant entraîné En ce qui concerne la VO2max relative, les avis sont partagés quant à l'influence de l'entraînement sur la VO2max chez l'enfant. Certains auteurs ne font pas état de modification de la VO2max imputable à l'entraînement. Pour les autres, le gain est compris entre 5 et 40% [12]. L'entraînement est associé à une augmentation de la VO2max relative chez le garçon et à une augmentation jusqu'à la puberté puis une stabilisation chez la fille [12, 27]. La différence entre enfants sportifs et non sportifs est peu marquée jusqu'à la puberté, en particulier chez le garçon. Cet écart s'accroît ensuite tant chez le garçon que chez la fille. Ces divergences s’expliquent par des protocoles très différents en durée, intensité et fréquence des séances d'entraînement. Par conséquent, nous ne connaissons pas réellement la qualité et la quantité d'entraînement qui sont nécessaires à l'enfant pour améliorer ses capacités physiologiques et notamment sa VO2max. Résultats divergents en fonction des protocoles d'entraînement • La durée Pour certains auteurs, un entraînement à court terme (inférieur à 6 mois) permet à la VO2max relative de l'enfant et de l'adolescent de s'améliorer de manière significative (en moyenne de +7,6%) [7, 10]. De plus, il fait baisser la fréquence cardiaque au cours d'un exercice sous-maximal [7]. D'autres auteurs ne constatent aucune amélioration de ces variables. Ceci peut être attribué à un développement des capacités athlétiques, antérieur au programme d’entraînement. Il peut également être dû à un manque de maturité biologique [10]. Lorsque les enfants suivent un entraînement à long terme (6 mois et plus), on assiste à une diminution de la VO2max relative (-1,8%), sans explication particulière de la part des auteurs [7]. • L'intensité Concernant l'intensité des séances d'entraînement, il existe un désaccord évident. En effet, il a été constaté une diminution de la VO2max relative dès 11 ans chez des enfants bénéficiant d'une heure d'activité physique journalière [12]. Cependant, une augmentation significative lors du test de course navette de Léger et Boucher, ainsi qu'une amélioration de la VO2max, absolue et relative, ont été notées chez des enfants de 9 à 16 ans, réalisant une heure de travail aérobie intermittent à des vitesses allant de 100 à 130% de la vitesse maximale aérobie (VMA) [28, 29]. D'autre part, les auteurs suggèrent que des intensités supérieures à 80% de la fréquence cardiaque maximale sont nécessaires pour obtenir une amélioration sensible de la VO2max [25, 30]. Ceci correspond davantage à l'activité spontanée des enfants. En effet, la répétition d'exercices court, à haute intensité, est plus révélatrice de l'activité physique de l'enfant que le travail de type aérobie continu [29, 31]. D'ailleurs, il a été montré dans une étude récente qu'au cours d'épisodes répétitifs de sprints courts, séparés par de brefs intervalles de récupération, les enfants étaient davantage en mesure que les adultes de maintenir leur rendement sans fatigue substantielle [29]. En définitive, bien que l'activité continue de type aérobie soit plus scientifiquement établie comme un mode d'entraînement aérobie, la répétition à court terme d'activités à haute intensité dans les programmes d'entraînement doit être envisagée pour améliorer l'aptitude anaérobie ainsi que l'aptitude aérobie chez l'enfant. Cependant, pour certains auteurs, aucune différence significative n’a été constatée au niveau du pic de VO2max après 8 semaines d'entraînement, à raison de 3 séances par semaine, chez des enfants pré-pubères réalisant un entraînement à base de sprints compris entre 10 et 30 secondes. On enregistre les mêmes conclusions chez des enfants pré-pubères réalisant un entraînement continu de 20 minutes sur bicyclette en maintenant un rythme cardiaque à 80-85% du maximum [32]. Des différences existent également dans l'amélioration de la puissance maximale aérobie lorsque le régime d'entraînement de l'enfant pré-pubère ou de l'adolescent est équivalent à l'adulte. Pour certains, l'amélioration peut aller jusqu'à 40% pour un entraînement intensif, alors que d'autres ne constatent aucun changement de la VO2max relative [7]. • La fréquence Concernant la fréquence des séances, il est également difficile de tirer des conclusions. D'après la littérature, les plus fortes augmentations de VO2max sont observées suite à un entraînement journalier intense. Cependant, pour des charges d'entraînement très lourdes (18 heures par semaine), l'accroissement de la VO2max est plus faible qu'à la suite d'un entraînement moins pénible et plus progressif (7-10-16 heures par semaine) [12]. Il s’avère donc que le nombre d'heures ainsi que le rythme, plus ou moins progressif de l'entraînement, ont un impact sur l'amélioration de la VO2max chez l'enfant. • Le facteur
génétique Il apparaît une assez grande dispersion des valeurs de la VO2max pour une même classe d'âge. Un même programme induit des réponses différentes selon les sujets. L'amélioration des capacités physiologiques semble limitée par le bagage génétique [7, 12, 19]. Pour certains auteurs, la dépendance génétique est de l'ordre de 96% pour la VO2max [12] alors que pour d'autres, la variance de la VO2max peut être expliquée par l'hérédité à 25, 30, 50, 70 voire même 90% [7, 16, 17, 19, 20, 33]. Enfin, d'autres ne considèrent pas que le déterminisme génétique soit significatif pour la VO2max. Il existe des divergences évidentes dans les données de la littérature. Objectif de
l'expérimentation : Les auteurs sont en désaccord quant aux évolutions physiologiques
chez l'enfant. Il semble ainsi
difficile d'évaluer le type d'entraînement nécessaire pour obtenir des
modifications physiologiques notables. Par ailleurs, nous ne disposons que d'études
sur des enfants pratiquant un nombre d'heures d'activité physique très
conséquent (plus de 5 heures par semaine en dehors des activités
scolaires) ou au contraire ne pratiquant pas d'activité physique (en
dehors de celle réalisée en milieu scolaire). La littérature ne dispose pas
d'écrits portant sur des enfants plus "ordinaires" pratiquant 2
heures d’activité physique en club par semaine. Or, en dehors des heures
pratiquées dans le cadre scolaire, la majorité des enfants de dix ans,
inscrits dans un club, y pratiquent en moyenne 2 heures par semaine. Ainsi, nous nous sommes demandés si un entraînement de 2 heures de découverte de l'athlétisme par semaine durant 5 mois, améliorerait les performances aérobies (la VO2max et la VMA) d'enfants d'environ 10 ans. Nous n'avons pas étudié la filière anaérobie afin de ne pas nous disperser dans notre travail. Cette limitation est également due à la difficulté d'utilisation de techniques invasives chez l'enfant. Méthode
• Population La population de l'étude se compose de 25 enfants (8 filles et 17 garçons), inscrits dans le club d'athlétisme de l'EFSRA (Entente Family Stade de Reims Athlétisme), âgés de 9,67 ans (± 1,04) au moment du premier test. Nous avons choisi d'étudier des enfants de cet âge car beaucoup d'auteurs se sont intéressés à ce moment de l'enfance. Cependant, ces écrits portent uniquement sur des enfants très sportifs ou à l'inverse des enfants sédentaires. Ainsi, des comparaisons pourront être établies d'après nos résultats. Après avoir été informés du déroulement de l'étude et des tests à réaliser, tous les enfants inscrits pour la saison 2007-2008 (soit un total de 48 enfants) ont accepté volontairement de participer, et tous les parents ont signé un document visant à autoriser la réalisation des tests. A la fin de l'étude, seuls 25 enfants ont été retenus. En effet, 5 n'ont pas réalisé le premier test et 11 n'ont pas réalisé le deuxième; 1 fille a été écartée de l'étude car elle a effectué moins de 10 séances d'entraînement (soit moins des deux tiers des entraînements, les autres ayant réalisé au moins 10 séances de découverte de l'athlétisme). Enfin, 6 ont été exclus de l'étude car ils étaient en dehors des critères d'âge (nés avant le 13/02/1997 ou après le 13/02/1999). Au total, 23 enfants ont été écartés de l'étude sur les 48 présents initialement. Un questionnaire a été adressé aux parents dans le but de connaître les éventuels problèmes de santé des enfants, leurs antécédents, leurs modes de vie (activité physique en dehors de l'athlétisme, télévision, etc…), mais également pour être informé de la pratique physique des parents. Par l'intermédiaire de cette enquête, il a été possible de concevoir différentes catégories en fonction du sexe, de la pratique hebdomadaire de sport, etc… Tous les enfants, participant à l'étude, présentent un indice de masse corporelle similaire. D'autre part, ils sont sains et sans antécédent ni pathologie particulière. Seuls 3 d’entre eux souffrent d'asthme et un autre a subi une correction aortique étant petit. • Programme d'entraînement Les enfants ont réalisé entre 10 et 15 séances de découverte de l'athlétisme durant 5 mois, à raison d'une séance de 2 heures par semaine (hors période scolaire). Ces séances se décomposent en un échauffement de 15 minutes à base de course (5 à 8 minutes) et de travail d'appui, suivi d'exercices par atelier, de type aérobie et anaérobie. Chaque enfant passe au fur et à mesure de la séance sur chacun des 4 ateliers (course, saut, lancer et jeu ou renforcement), ces ateliers correspondent aux grandes familles d'activités de l'athlétisme. Chaque entraîneur a en charge un atelier qu’il fait évoluer au cours de l’année. Ainsi, chaque semaine, 4 entraîneurs s'occupent des enfants, par groupes de 10. Les exercices par atelier sont plutôt brefs et intenses, donc de type anaérobie. La séance se poursuit par un travail aérobie consistant en un parcours de cross (2 fois 5 minutes par exemple) ou un circuit-training (2 fois 4 minutes de pas chassés, de montées de genoux, de courses à reculons, etc…) ou encore un travail intermittent (3 fois 400 mètres en relais ou 3 fois 10 minutes de 10"-10" à 110% de la VMA). Enfin, les 2 heures se terminent par un retour au calme et la réalisation d'étirements, sous forme ludique, pendant 5 minutes. • Evaluation Les tests se sont déroulés dans la halle couverte d'athlétisme de l'EFSRA. Le premier test a eu lieu le 13/10/2007 et le deuxième le 15/03/2008. Ils ont été réalisés par les mêmes évaluateurs et dans les mêmes conditions pour tous les enfants, avant et après les 15 séances d'athlétisme. Chacun a réalisé les tests dans le même ordre de passage : 1 - Mesure de la fréquence
cardiaque et de la tension artérielle de repos (avant le passage des tests) Les pulsations cardiaques se comptent sur 30 secondes, comme recommandé chez l'enfant, afin de limiter la marge d'erreur due à une multiplication par 4, si on comptabilisait les pulsations sur 15 secondes [34]. Pour la mesure de la tension artérielle, nous avons utilisé une manchette de tensiomètre adaptée à la taille de l'enfant. La largeur de la manchette est égale aux 2/3 de la hauteur du bras de l'enfant [34]. 2 - Mesure de la taille et du poids La taille a été mesurée, en centimètres (cm), à l'aide d'un mètre ruban et le poids, en kilogrammes (kg), par l'intermédiaire d'une même balance électronique à ± 500 grammes. 3 – Mesure de la consommation maximale d'oxygène (VO2max) La référence à la VO2max permet de juger de l'aptitude d'un sujet à réaliser des exercices intenses et prolongés, et de la comparer soit à lui-même (évolution de l'effet de l'entraînement), soit à d'autres. L'exploration de la puissance aérobie peut être mesurée en laboratoire ou sur le terrain [16]. Pour notre étude, étant donné le coût et l'impossibilité technique de réaliser les tests en laboratoire, l'évaluation de la VO2max s'est faite par des épreuves de terrain. Ces tests indirects sont plus simples, demandent peu de matériel, sont peu onéreux et peuvent être réalisés en même temps par un nombre important de sujets. Ils constituent dans leur principe un travail dynamique général avec épuisement. Deux tests sont particulièrement utilisés car ils présentent une forte corrélation avec la VO2max : le test de Cooper et le test de course navette de Léger et Boucher [15, 16, 35, 36]. Cependant, il faut savoir que le test de Léger et Boucher surestime de 2,5% environ la VMA (selon Kachouri, 1997, cité dans [16]), et que ces deux tests n'apprécient que de façon imparfaite la VMA probable. Selon les auteurs, cette vitesse maximale ne pourrait être soutenue que pendant 4 à 10 min et serait uniquement tributaire du métabolisme aérobie. Dans les deux épreuves avec épuisement, le métabolisme anaérobie est également impliqué. Sur le plan pratique de la conduite de l'entraînement, on considère que la vitesse qui peut être maintenue pendant 7 minutes n'est pas très différente de la VMA réelle (selon Vandewalle cité dans [16]). Choix du test L'épreuve de Léger et Boucher présente plusieurs avantages par rapport au test de Cooper. D'une part, le sujet n'a pas à connaître sa vitesse optimale et l'épreuve ne devient pénible que dans les toutes dernières minutes, ce qui en fait un test particulièrement acceptable chez l'enfant [15, 35]. D'autre part, il permet de connaître la VMA. Enfin, le coefficient de corrélation, entre la mesure directe de la VO2max et la VO2max prédite chez des enfants, est meilleur que pour le test de Cooper [9, 15, 16, 37, 38, 39]. Par ailleurs, il est repris dans la batterie de tests Eurofit proposée par le conseil de l'Europe pour l'évaluation des capacités physiques de l'enfant et de l'adolescent [40]. Le test de course navette de Léger et Boucher existe sous deux formes : avec des paliers de deux minutes ou avec des paliers d'une minute. Pour notre étude, nous avons choisi le test par palier d'une minute. Ce dernier donne une valeur de la VMA plus précise qu'avec les paliers de deux minutes [16]. En outre, il est mieux accepté par les enfants car il nécessite un niveau réduit de motivation [16]. En effet, les enfants abandonnent trop souvent un test physique le trouvant trop long, sans vraiment avoir atteint leurs limites physiologiques [35, 36]. Description
du test Pour cette épreuve, il n'est pas nécessaire de s'échauffer. On impose au sujet de courir, en aller-retour, entre deux lignes distantes de 20 mètres, à une vitesse croissante par paliers successifs, jusqu'au moment où la vitesse atteinte ne peut plus être maintenue. La vitesse initiale, fixée à 8,0 km·h-1, augmente à chaque palier de 0,5 km·h-1 toutes les minutes. Le rythme est imposé par une bande sonore. A chaque bip sonore, l'enfant doit bloquer un de ces pieds derrière la ligne et repartir immédiatement en sens inverse. Les premiers paliers permettent à l'enfant d'étalonner sa vitesse en fonction de celle dictée par la bande sonore. Sachant que nous avions affaire à des enfants, un adulte habitué à ce test s'est mis à la même hauteur et les enfants avaient pour consigne de ne pas le dépasser. Ainsi, nous évitions les départs trop rapides, et nous aidions les enfants à s'adapter au rythme de course. L'enfant doit régler sa vitesse de manière à se trouver en bout de piste au moment où retentit le signal sonore. Un retard d'un à deux mètres est admis. Au delà, il faut arrêter l'enfant s'il ne peut pas combler ou maintenir ce retard. L'enfant arrêtera le test dès qu'il lui sera impossible de terminer le palier en cours ou qu'il estimera ne pas pouvoir compléter le palier suivant. On retient alors le dernier palier annoncé ainsi que la durée courue dans ce palier : 15, 30 ou 45 secondes. La vitesse du dernier palier constitue la VMA, elle permet de prédire la VO2max [15, 16, 35]. En effet, la valeur extrapolée de la VO2max relative est déterminée par rapport aux tableaux de Cazorla et Léger (1993), auteurs de la bande sonore permettant la réalisation du test [41]. 4 - Evaluation de la fonction cardio-vasculaire L'appréciation de ce paramètre repose sur la cinétique du retour de la fréquence cardiaque aux valeurs de repos, après exercice, et se réalise par différents tests (test de Harvard, test de Ruffier et test de Martinet) [16, 35]. Le test de Harvard est une épreuve très difficile, de résistance à la fatigue, destinée à sélectionner des sujets bien entraînés [16]. Il n'est donc pas indiqué pour notre étude. Le test de Ruffier est l'épreuve la plus utilisée en France, lors de l'examen médical des sportifs. Elle consiste à faire 30 flexions complètes sur les jambes en 45 secondes, en gardant le buste droit, suivies du retour à la position debout [16, 35]. Quant au test de Martinet, semblable au test de Ruffier, il est moins difficile et davantage acceptable par les enfants. On demande au sujet de faire 20 flexions sur les jambes en 40 secondes. La fréquence cardiaque (FC en batts·min-1) est déterminée avant l'exercice, chez le sujet assis, par comptage sur 30 secondes (P0). Dès la fin de l'exercice, les pulsations sont à nouveau comptées pendant les 30 premières secondes de la 1ère minute (P1) puis de la 2ème minute (P2) de récupération. Les valeurs de P0, P1, P2 sont ensuite ramenées à la minute en multipliant par 2. Pour ce test, P1 ne doit pas s'élever de plus de 40 pulsations au-dessus du niveau de repos (P0). En outre, la récupération doit être complète en 1 à 2 minutes (le test est jugé médiocre si la récupération dépasse 3 minutes) [16, 35]. Pour notre étude, nous avons sélectionné le test de Martinet. Ce test a été réalisé 20 minutes après la fin de l'épreuve de course navette afin que les enfants puissent avoir un temps de récupération suffisant. • Analyse statistique L'analyse statistique a permis de comparer les données recueillies, avant et après un programme d'entraînement d'athlétisme de 5 mois, pour différentes variables : la taille, le poids, l'indice de masse corporelle (IMC = poids/taille² en kg·m-²), la fréquence cardiaque (test de Martinet) et les résultats au test de course navette de Léger et Boucher. Concernant ce dernier, nous avons comparé la VMA, qui correspond à la vitesse du dernier palier réalisé par l'enfant, et la valeur de la VO2max extrapolée en fonction de l'âge. Dans le but de réaliser les statistiques, nous avons privilégié le test "comparaison de 2 moyennes par échantillons appariés" où intervient, comme loi de référence, la loi de Student pour un risque de 5% et un degré de liberté égal à l'effectif de l'échantillon diminué d'une unité (car il s'agit d'un échantillon). Il s'agit ici d'un effectif inférieur ou égal à 30, c'est-à-dire un petit échantillon. Nous aurons donc recours à la table des t (loi de Student) et non à la table des z (loi normale) qui est utilisée pour un grand échantillon. La préférence pour ce test est fondée sur un calcul simple qui a prouvé une puissance significativement plus forte pour celui-ci par rapport aux tests de Wilcoxon ou de Mann et Whitney [42]. • Résultats Tableau 1 : Caractéristiques des enfants de l’étude (moyenne ± écart-type)
* différence significative (p < 0,05) entre les résultats avant et après les séances d'entraînement • Evolution des
paramètres anthropométriques
EVOLUTION DE LA TAILLE ET DU POIDS ENTRE LES 2 TESTS TEST 2 TEST 1 Globalement, les gains de taille et de poids sont significatifs entre le premier et le deuxième test. Il en est de même pour l'IMC, et ceci indifféremment du sexe. Les filles n'ont pas plus grandi ou pris de poids que les garçons. • Indices
physiologiques EVOLUTION DE LA FONCTION CARDIO-VASCULAIRE ENTRE LES 2 TESTS Au niveau cardio-vasculaire, nous constatons une diminution significative de la fréquence cardiaque de repos entre les deux tests (réduction en moyenne de 6,08 battements par minute, entre le test 1 et le test 2). Par contre, la fréquence cardiaque à l'exercice sous-maximal (mesurée lors du test de Martinet) et la fréquence cardiaque maximale (mesurée lors du test de course navette de Léger et Boucher) ne varient pas particulièrement entre les deux tests. Nous pouvons cependant noter une tendance à la diminution pour la fréquence cardiaque sous-maximale, et une relative constance pour la fréquence cardiaque maximale. Ces résultats suivent la même logique que ceux retrouvés dans la littérature [6, 26, 43]. Tableau 2 : Variations de la fréquence cardiaque (moyenne ± écart-type)
* différence significative (p < 0,05) entre les résultats avant et après les séances d'entraînement Par ailleurs, les résultats au test Martinet s'améliorent après les 15 séances d'entraînement. En effet, sur les 8 enfants ayant eu un premier test de Martinet médiocre, seuls 5 restent mauvais au deuxième test. L'entraînement d'athlétisme a donc permis, à 3 des 8 enfants, d'améliorer leur récupération après exercice. Ceci va dans le sens de ce que l'on peut trouver dans la littérature, qui constate que la fréquence cardiaque revient plus rapidement à sa valeur de repos après un programme d'entraînement [6, 26, 43].
Enfants regardant la télévision plus d'une
heure par semaine (n = 7) Enfants regardant la télévision moins d'une
heure par semaine (n = 18) * Enfants (n =
25) * Filles (n = 8)
* Garçons (n =
17) * EVOLUTION DES MOYENNES DE LA VMA ENTRE LES 2 TESTS
* différence significative (p < 0,05) entre les résultats avant et après les séances d'entraînement Ce graphique montre une amélioration significative de la VMA pour tous les enfants (garçons et filles), ainsi que pour les enfants regardant peu la télévision. Pour les autres, la VMA a tendance à diminuer entre les deux tests.
EVOLUTION DES MOYENNES DE LA VO2max ENTRE LES 2 TESTS
Enfants regardant la télévision plus d'une
heure par semaine (n = 7) Enfants regardant la télévision moins d'une
heure par semaine (n = 18) * Garçons (n = 17) Filles (n
= 8) * Enfants
(n = 25) * différence significative (p < 0,05) entre les résultats avant et après les séances d'entraînement Alors que nous observons une différence significative pour les enfants regardant peu la télévision (cf. graphiques ci-dessus), nous ne constatons pas de différence significative pour la VMA et la VO2max, avant et après les 15 séances d'entraînement, lorsque l'on compare les enfants en fonction : - de leur âge : "enfants âgés de 8 ans et 8 mois à 9 ans et 8 mois" et "enfant âgés de 9 ans et 8 mois (+1 jour) à 10 ans et 8 mois" - de leur taille : enfants ayant grandi d'un centimètre, ou de plus d'un centimètre entre les 2 tests - de leur poids : enfants ayant grossi d'un kilogramme, ou de plus d'un kilogramme entre les 2 tests - de leur pathologie : enfants sains et les 3 enfants asthmatiques - de leur nombre d'années dans un club sportif : enfants inscrits depuis un an maximum, ou depuis 2 ans et plus dans un club - de leur nombre d'heures de sport par semaine : enfants pratiquant 4,5 ou 6 heures de sport par semaine, et ceux pratiquant 7, 8 ou 9 heures par semaine - de leurs parents : parents pratiquant entre 0 et 2,5 heures de sport par semaine, et ceux pratiquant plus de 2,5 heures de sport par semaine Discussion
• Evolution de la fonction cardio-vasculaire Nous constatons une diminution significative de la fréquence cardiaque de repos après entraînement. Ce résultat est en accord avec la littérature qui note une réduction progressive de la fréquence cardiaque de repos avec l'entraînement [6, 43, 44]. En effet, nous savons que celle-ci diminue d'environ un battement par minute chaque semaine pendant les premiers mois d'entraînement chez l'adulte [6]. Cette diminution est due à l'allongement des fibres cardiaques [44]. Par ailleurs, le volume du cœur augmente suite à l'entraînement, ce qui augmente le volume d'éjection systolique [5, 6, 16, 26, 43, 44]. Les fréquences cardiaques sous-maximale et maximale, quant à elles, ne sont pas significativement différentes. Cependant, la fréquence cardiaque sous-maximale a tendance à diminuer. La non significativité de celle-ci provient certainement du fait que l'échantillon était trop petit. • Evolution de la VMA et de la VO2max pour tous les
enfants (n = 25) L'étude réalisée sur les 25 enfants montre une amélioration des performances au test de course navette de Léger et Boucher après entraînement. Les VMA obtenues au deuxième test sont significativement plus élevées que celles obtenues au premier test. Les résultats de cette étude vont dans le même sens que ceux retrouvés dans la littérature [7, 18]. Cependant, l'entraînement n'a pas d'effet sur les valeurs de la VO2max en fonction de l'âge. En effet, même si la VO2max a tendance à augmenter entre le premier et le deuxième test, cet accroissement n'est pas significatif. Toutefois, il est important de garder à l'esprit que nous travaillons avec des valeurs extrapolées de VO2max, et que par conséquent, nous sommes susceptibles d'être moins précis. L'amélioration de la VMA peut être due à une diminution du coût énergétique de la course (le sujet devient plus économique !). Il est d'ailleurs reconnu que celui-ci diminue avec l'âge [5, 7, 10, 15]. L'enfant acquiert, au cours de son développement et de l'entraînement, une plus grande efficience du mouvement. Celle-ci se manifeste par une diminution des mouvements parasites, mettant en jeu plusieurs groupes musculaires peu utiles, demandant de l'énergie supplémentaire [5, 10, 15, 18, 28]. Parallèlement, nous savons que le métabolisme de base diminue avec l'âge. De ce fait, chez l'enfant jeune, la dépense énergétique au repos est supérieure à celle de l'adulte. En conséquence, leur réserve métabolique est moindre par rapport à l'adulte [5, 10, 15, 16, 18]. Cependant, il faut rappeler que les enfants n'ont pas subi un entraînement exclusivement basé sur la course, mais plutôt un entraînement composé d'exercices divers. Nous pouvons donc avancer l'idée selon laquelle ce type d'entraînement permettrait aux enfants de mieux se mouvoir. Par ailleurs, l'amélioration des performances peut résulter d'une plus grande utilisation de la composante élastique des muscles et d'une intensification de la commande nerveuse [5, 15], qui a pour conséquence de recruter un plus grand nombre de fibres musculaires [15]. Le développement et la performance musculaire dépendent du développement relatif du système nerveux. Si l'enfant n'a pas encore atteint la maturité neurale, il lui sera impossible d'atteindre un bon niveau des qualités physiques telles que la force, la puissance et l'endurance [5, 6, 18, 26, 43, 44]. • Comparaison par rapport à des enfants très
sportifs ou au contraire sédentaires Nos résultats expérimentaux montrent que les enfants n'ont pas augmenté sensiblement leur VO2max, contrairement à des enfants pratiquants beaucoup d'activités physiques. Il semble donc que l'amélioration de la VO2max soit semblable à celle obtenue chez les sédentaires, et par conséquent attribuée aux phénomènes de croissance. • Evolution de la VMA et de la VO2max en fonction du sexe Les filles augmentent de manière significative leur VO2max, ce qui n’est pas le cas des garçons. Nous pouvons expliquer cette différence par un âge sensiblement différent entre les deux sexes. En effet, il s'avère que dans notre étude la moyenne d'âge des filles est de 10,38 ans ± 0,71 alors que celle des garçons s'élève à 9,77 ans ± 0,62 (valeurs moyennes obtenues à la moitié du programme d'entraînement). Les filles se situent donc plus près du pic de croissance pubertaire (qui se situe entre 10 et 13 ans), que les garçons (dont le pic se situe entre 12 et 15 ans) [5, 7, 15, 19, 28]. Or, nous savons qu'un entraînement réalisé environ un an avant le pic de croissance, et surtout après, conduit à une augmentation de la puissance maximale aérobie. [10, 15, 28, 45]. Du fait de leur âge, les filles seraient donc plus réceptives à cet entraînement. Cependant, les filles n'ont pas plus grandi ou grossi que les garçons. La prédisposition des filles à l'augmentation de la VO2max relève donc d'autres paramètres, et notamment les modifications au niveau musculaire. En effet, même si la typologie musculaire semble acquise à l'âge de 6 ans, on enregistre un accroissement marqué de la masse musculaire au cours de la croissance [5, 6, 15, 26, 46, 47, 48]. Celui-ci est dû à une hypertrophie des fibres musculaires dont le contenu, en myofilaments et en myofibrilles, augmente [5, 6, 15, 26, 46]. Avant la puberté, cette augmentation est progressive et similaire chez le garçon et la fille. Cependant, au cours de la période pubertaire, alors qu'elle progresse rapidement dans un premier temps pour se stabiliser par la suite chez la fille, elle progresse fortement chez le garçon [5]. Cette hypertrophie musculaire rapide chez le garçon est habituellement associée à la production importante de testostérone [5, 15, 18, 26, 48]. Ainsi, cela augmente l'anabolisme protéique et de ce fait accroît la quantité de protéines contractiles [5]. Les filles de notre étude, se trouvant proches du pic de croissance, se voient donc peut-être subir des changements au niveau musculaire, que les garçons ne connaissent pas encore. Parallèlement, à ce stade pubertaire, il existe également des modifications hormonales ou enzymatiques qui peuvent expliquer les différences observées (augmentation par exemple des œstrogènes [6, 16], mais également de la phosphofructokinase et de la lactate déshydrogénase [5, 6, 22, 26, 46, 48]). Nous savons d'ailleurs à ce sujet, que dès que les enzymes glycolytiques deviennent matures, la VO2max s'améliore progressivement et proportionnellement à la masse musculaire sollicitée et à l'entraînement [15]. D'autre part, l'absence de différence significative, chez le jeune garçon, pourrait être expliquée par un manque de motivation chez le très jeune enfant [16]. Quoi qu'il arrive, même si cette VO2max n'est pas significativement différente entre les deux tests, nous pouvons cependant constater qu'elle a tendance à augmenter. • Evolution de la VMA et de la VO2max en fonction des
heures de télévision L'étude montre qu'après les 15 séances d'entraînement, les enfants regardant peu la télévision ont une VMA et une VO2max significativement plus élevées que ceux regardant beaucoup la télévision. La réduction de l'inactivité physique est sûrement une explication. En effet, au lieu de regarder la télévision, ces enfants ont certainement consacré plus de temps aux activités libres, facteur déterminant dans le développement de leur métabolisme aérobie [5]. • Evolution de la VMA et de la VO2max en fonction de la
génétique Contrairement à la littérature, il n'a pas été montré, dans notre étude, une influence de la génétique sur la VMA ou la VO2max. Ceci vient certainement de l'empirisme de notre classification pour ce paramètre. En effet, nous avons catégorisé les enfants en fonction de la pratique physique des parents par semaine, et le manque de précision de cette variable est probablement la cause de ce résultat. Conclusion
L'entraînement d'athlétisme de deux heures par semaine, réalisé dans le cadre de notre étude, augmente de manière significative la VMA de tous les enfants et a seulement tendance à améliorer la VO2max. Seuls les filles et les enfants regardant peu la télévision augmentent significativement leur VO2max. Les possibilités d'entraîner la VO2max, chez les enfants pré-pubères, paraissent donc limitées. Les avantages de l'entraînement ne semblent se manifester qu'au moment du pic de croissance, ce qui est le cas pour les filles. Il semble donc exister une période "critique" pour le développement de la VO2max. En effet, il ne paraît pas nécessaire de commencer l'entraînement de la VO2max trop tôt, un bon indicateur serait le pic de croissance. Un entraînement pendant cette période s'avèrerait plus favorable. Cependant, cette période pré-pubertaire semble être propice à l'apprentissage de l'adresse, de la coordination, de la vitesse, de l'équilibre ou encore de la fréquence gestuelle. Il convient de suivre scrupuleusement l'évolution de la maturation des enfants et surtout ne pas vouloir brûler les étapes des diverses qualités physiques et motrices des jeunes. Il en a va de leur santé et de leurs performances lorsqu'ils auront atteint l'âge adulte. Par ailleurs, la pratique des activités physiques peut être un facteur important pour résoudre les problèmes liés au poids, et en particulier l'obésité qui prend une ampleur alarmante en Europe. En effet, la pratique physique contribue à la santé physique. C'est pour cette raison que les hommes politiques ont décidé de donner plus d'importance aux activités physiques à l'école. Ainsi, le nombre d'heures d'éducation physique à l'école primaire passera, à la rentrée 2008, de 3 à 4 heures et le coefficient de l'éducation physique et sportive sera augmenté dans les programmes pour inciter les jeunes au sport [49]. Bibliographie 1. CAZORLA G., KLEIN G., BINDER M. L'enfant et l'activité physique : quelle réalité? In XIVème rencontres scientifiques de nutrition, alimentation, activité physique et développement de l'enfant. Paris, Institut Danone, 2005, 7 p. 2. ORGANISATION MONDIALE DE LA SANTE (OMS) BUREAU REGIONAL DE L'EUROPE, L'obésité en Europe, s.p., <http://www.euro.who.int/obesity/import/20060220_1?language=French>, dernière mise à jour le 16-08-2006, consulté le 20-04-2008. 3. ORGANISATION MONDIALE DE LA SANTE (OMS) BUREAU REGIONAL DE L'EUROPE, Santé des enfants et environnement, s.p., <http://www.euro.who.int/childhealthenv/ Risks/20030220_1?language=French>, dernière mise à jour le 27-10-2006, consulté le 20-04-2008. 4. BOUSLIMI J., PINEAU J.C., CHELLY F. Effets de l’activité physique et du programme multidisciplinaire sur les adolescents obèses. Biométrie humaine et anthropologie 2003; 21 : 119-27. 5. VAN PRAAGH E. (dir.) Physiologie du sport. Enfant
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