Cyclisme : Puissance, Watts, Coureur étalon, Performances suspicieuses, miraculeuses, … Comment s’y retrouver ?

Chaque année le Tour de France revient et chaque année les polémiques ressurgissent à propos des puissances développées par les coureurs, et de la légitimité des méthodes de calcul aboutissant à ces données. Et que dire de l’interprétation des résultats ? Je fais bien évidemment référence à la méthodologie développée par Frédéric Portoleau (ingénieur) et Antoine Vayer (ancien entraîneur de l'équipe Festina), largement diffusée et médiatisée, souvent critiquée.

J’ai réalisé fin 2014 une étude, consultable sur ce site, dont l’objet était d'estimer de manière théorique les puissances qu’il est possible de développer en cyclisme pour un effort aérobie d’une durée de 30 minutes, juste le temps de grimper un petit col alpin bien sympathique ! Voici la référence « Puissance et performance en cyclisme, évaluation du champ des possibles  ».

Dans ce présent article, pas de théorie. Il a juste pour finalité, en s’appuyant sur la méthodologie citée, de procéder à une synthèse sur le sujet, pour aider les néophytes à mieux comprendre et évaluer les performances des cyclistes professionnels, non pas uniquement en considérant les puissances brutes produites dans les cols difficiles et en fin d'étape, mais en prenant soin de procéder à une évaluation plus globalisante, à travers un ensemble d'éléments agrégés. L'objectif est de minimiser les erreurs d’interprétation toujours possibles lorsqu’on s’appuie uniquement sur des seuils parfois trop discriminants.

Histoire de seuils. Quelle histoire !

Rappelons que la méthodologie consiste à calculer les puissances des coureurs, développées dans les cols souvent les plus difficiles et en fin d’étape. Trois données fondamentales structurent les analyses critiques de Mrs Vayer et Portoleau pour apprécier si une performance en cyclisme est considérée comme humaine ou bien suspicieuse voire surnaturelle. Il s'agit des fameux seuils critiques fixés à 410, 430, et 450 watts, desquels vont découler 4 classes de performances (pour des durées d’effort supérieures à 20 minutes).

1. Puissance moyenne inférieure à 410 watts. Ce niveau est tout à fait compatible avec la physiologie humaine. Cependant rien ne prouve qu’il n'y ait pas dopage.
2. Entre 410 et 430 watts, la performance est dite suspicieuse car on se situe déjà sur un niveau très élevé que les lois de la physique peinent à valider, surtout avec les facteurs liés à la double fatigue, faut-il le préciser … en situation normale…, qui s’installe au fil des étapes de montagne, et en fin d'étape après 4 ou 5 heures de pédalage et l'effacement de 3 ou 4 cols de 1ere ou hors catégorie !
3. Entre 430 et 450 watts, la performance est dite miraculeuse. Mais que vient faire là cette connotation religieuse !
4. Au-delà de 450 watts, on aurait affaire à des coureurs mutants ! La manipulation génétique n'est pas très loin, ou alors un nouveau Darwinisme en mode accéléré !

Pour ma part, je n’ai jamais été un adepte des seuils, dont l'objet est de séparer deux domaines ou plus et en attribuer des caractéristiques particulières. En l’occurrence, d’un côté les coureurs qui développent des puissances moyennes inférieures à 410 watts, considérés comme humains, et d’un autre côté, les coureurs qui capables de développer des puissances supérieures à ce seuil, deviendraient suspicieux. Seulement voilà, on n’a pas vraiment beaucoup d’alternatives, puisqu’il faut bien définir des critères qualifiants et discriminants. Une bonne raison pour introduire d'autres éléments dans l'analyse.

Quelques remarques sur la méthodologie

La méthodologie étant accessible sur le site internet « chronoswatts.com », je ferai juste ces remarques personnelles :

1. Je souscris à l'idée que la méthodologie a fait ses preuves depuis de nombreuses années et qu’elle a pu s’affiner au fil des expériences. Selon Mr Vayer, 62% des coureurs flashés par ses radars, ont été pris par la patrouille, 75 % chez les déclares « miraculeux ».
2. Je suis plus nuancé sur les seuils de 410, 430, 450 watts (sur lesquels je reviendrai) qui n'ont pas été réactualisés, malgré une vraisemblance des performances accrues grâce à des méthodes d’entraînement nouvelles prenant en compte les récentes découvertes en physiologie.
3. Il aurait été intéressant de définir d'autres seuils pour des ascensions de durée supérieures à 40 ou 45 minutes, car les niveaux de puissance deviennent sensiblement inférieurs.

Évaluation des incertitudes

L’incertitude des mesures est estimée entre 3 et 6% environ (dépend beaucoup de la pente moyenne ; plus elle est forte et plus l’incertitude est faible). En fait, il faudrait parler d'incertitude-type et d'intervalle de confiance pour un niveau de confiance choisi (si j’ai bien compris, l’incertitude-type donnée par Mr Portoleau, est pour un niveau de confiance correspondant à 1 écart-type), mais là c'est du domaine des statistiques ! Elle peut paraître encore excessive, mais dans bien des cas elle n’est pas forcément très supérieure à celles des appareils à mesure directe. (Mr Portoleau a livré une étude sur les incertitudes liées à son modèle).

La multiplication des relevés de performance contribue à la réduction des erreurs moyennes du fait des effets de neutralisation. Un calcul sur un col donné pour un coureur donné peut aboutir à une estimation supérieure de 10 watts par rapport à la réalité (la valeur vraie inconnue) et un autre sur un autre col donnant 8 watts de moins, ce qui au final, sur une étude globale portant sur 5 ou 6 cols et sur une dizaine de coureurs, réduit de beaucoup les marges d’erreur affectant les moyennes individuelles et l'estimation du niveau général. Cette remarque suppose qu’il n'y ait pas d'erreurs systématiques (par exemple une surestimation systématique de la masse du coureur)

Le coureur étalon

Le « coureur étalon » a été proposé tout simplement pour comparer les puissances entre des cyclistes qui n’ont évidemment pas le même poids. Si on prend deux coureurs dans une ascension roulant à la même vitesse, l’un pesant 60 kg et l’autre 80 kg, le premier développera une puissance bien moindre que le second.

La notion de « coureur étalon » prend en compte le poids du vélo qui représente un handicap fonction du poids du cycliste. Un vélo de 8 kg représente 13.3% du poids d'un coureur léger de 60kg, et 10% du poids d'un coureur plus lourd de 80kg, ce qui octroie à ce dernier un avantage comparatif. Mais attention, cet avantage ne compense pas le véritable handicap que constitue sa masse corporelle. On note nettement que ce sont les petits gabarits, les légers, qui sont les plus à l'aise dans les montées.

Donc, en résumé, on compare les coureurs entre eux en ramenant les puissances réelles à un coureur étalon d’un poids de 70 kg équipé d'un vélo de 8 kg. Si on dit qu’un coureur a développé 420 Watts sur un col, peu importe son poids, il s’agit tout simplement d’une puissance théorique, standardisée, rendant pertinentes les comparaisons entre cyclistes. Ceci dit, cette méthode n'est pas sans souffrir de quelques imperfections.

Les principaux paramètres physiologiques

Voici une liste de paramètres qu’il est intéressant d’analyser et de prendre en compte pour évaluer les profils physiologiques de chaque coureur.

• La consommation maximale d’oxygène rapportée au poids de l’individu ou ce qu’on appelle couramment le VO2max (exprimé en ml/min/kg,
  Exemple : 80 ml O2/min/kg)
• La consommation maximale d’oxygène brute, exprimée en litres par minute (Exemple 5,8 litres O2/min). Ce qu'on peut appeler communément la « cylindrée du moteur musculaire »
• La puissance maximale aérobie ou PMA (Exemple : 460 watts). A la PMA, une part non négligeable de l’énergie produite provient du système anaérobie (autour de 10%, avec une variabilité interindividuelle significative)
• Le rapport poids/puissance à la PMA, exprimée en watts par kg (Exemple : 6.8 watts/kg)
• Le seuil anaérobie, généralement exprimé en pourcentage de VO2max (exemple : seuil à 85% du VO2max)
• Le seuil aérobie (plus difficile à évaluer que le seuil anaérobie et beaucoup moins pertinent pour les efforts qui nous intéressent)
• Le débit cardiaque maximal et le volume d'éjection systolique (paramétrée estimés)

De ces paramètres physiologiques on peut déduire beaucoup de choses sur les aptitudes naturelles d’un coureur et sur les puissances aérobie qu'il est capable de fournir. Malheureusement les données personnelles des coureurs sont rarement communiquées et pour cause. Elles pourraient être mal interprétées par les medias, et rendre difficile le rapprochement entre ces données théoriques mesurées le plus souvent en laboratoire et les données de terrain fournies soit par les coureurs eux-mêmes, soit par les méthodes indirectes évoquées. Récemment, l’équipe cycliste Sky a apporté quelques éléments paramétriques de Christopher Froome, suite à de multiples pressions médiatiques.

Comment qualifier la puissance du moteur aérobie

La vraie puissance du « moteur » aérobie d’un coureur s’évalue non par le VO2max rapporté à son poids, mais par le VO2max ‘tout court' représentant la consommation maximale d’oxygène exprimée en litres par minute. Cela se comprend très bien, car selon le poids du coureur, le VO2max rapporté à son poids va bien évidemment différer. C’est ainsi que l’on peut artificiellement augmenter son VO2max en perdant de la masse grasse. A mon sens, il est nécessaire d'associer les deux paramètres pour se faire une idée précise de la capacité aérobie d’un coureur. Ils ne peuvent être dissociés l’un de l'autre, car l'un indique une valeur relative, et l'autre une valeur absolue.

Un coureur de 70 kg avec un VO2max de 80 ml/kg/min aura un moteur aérobie d’une capacité de 5,6 litres d'O2 par minute. Mais un autre coureur avec un VO2max de 70 ml/kg/min et un poids de 80 kg aura la même capacité moteur. Seulement voilà, tout en étant doté de la même « cylindrée », ce dernier sera désavantagé dans les montées et roulera moins vite que le précédent pour une même puissance développée. On comprend pourquoi nos grimpeurs sont si maigres, une maigreur qui suscite parfois quelques interrogations. L'obsession devient pour eux, le rapport poids/puissance.

Quelles sont les inconnues

En physiologie, on côtoie à la fois les certitudes, les incertitudes, les approximations, les doutes. Côté certitude, nous avons les lois de la physique, tout à fait applicables pour calculer l’énergie produite en présence d’oxygène, les acquis de connaissances en physiologie de l’effort et de l’exercice, les conditions de course qui aident à évaluer les effets négatifs sur la performance ; côté doute ou incertitude, nous avons les facteurs humains (psychologiques), les aptitudes individuelles qui font qu'il y a toujours des exceptions, l’efficacité du geste (qui joue sur le coût énergétique donc le rendement), obligeant à raisonner en ayant toujours en tête les notions de vraisemblance, d’incertitude, de marges d’erreur. Voici en résumé les principales incertitudes ou inconnues :

1. Le poids réel du cycliste lorsqu’il est au pied du dernier col à gravir, là où bien entendu sont positionnés les radars prompts à flasher les coureurs peu soucieux des limitations de vitesses. Problème de variabilité du poids par la déshydratation, les repas, la perte de masse grasse au fil les étapes
2. Le rendement musculaire du coureur. A proprement dit celui du muscle au niveau de sa contraction.
3. Le pattern de pédalage, autrement dit l’efficacité du coup de pédale. Selon la qualité des appuis et des angles des vecteurs de force, chaque coureur aura une efficacité dans son coup de pédale, qui peut varier sensiblement d'une personne à l'autre.
4. De ces 2 derniers points, résulte le rendement net global, celui que l’on peut observer en laboratoire et qui se situe dans la grande majorité des cas entre 21 et 24%
5. Le niveau de fatigue du coureur en fin d’étape.
6. L’état dégradé des paramètres physiologiques du coureur, par exemple le niveau de déshydratation, la baisse du volume plasmatique, la baisse de la quantité de glycogène dans les muscles.

Ces deux derniers points sont très importants, car ils pourraient nous indiquer de manière empirique quel coefficient de dégradation des performances pourrait être applicable au regard de ce qu’un coureur peut fournir au meilleur de lui-même et dans des conditions environnementales idéales. Il n'est pas absurde de considérer qu'une performance en fin d’étape et en 3^ème semaine d'une épreuve par étapes puisse être réduite de 5 à 10 %, voire plus sur des cols d'altitude au-delà de 1500m, par rapport à une performance réalisée dans des conditions optimales. C’est ainsi que Mr Vayer insiste beaucoup sur ces aspects de fatigue qui bien évidemment influencent grandement les performances, et qui naturellement doivent être prises en compte dans une analyse globale.

Durée de l’effort

Pour tous les articles que j'ai pu lire, faisant office de décryptage des performances dans le Tour de France ou le Giro, j’ai été souvent surpris que le facteur durée soit aussi peu mentionné, quand bien même il en soit fait état dans la méthode. Il est bien évident qu’on ne peut soutenir la même puissance sur un petit col dont la montée s’effectue en 20 minutes et sur un col imposant 30 ou 40 minutes d'effort.

Pour donner quelques ordres de grandeur, il est admis par les physiologistes (cf. notamment Frédéric Grappe) que l’on peut développer, pour un coureur ‘propre’, une puissance de l’ordre de 5,5 watts par kilo sur une montée de 45 minutes, une puissance de l’ordre de 5,7 watts par kilo sur une montée de 30 minutes, et une puissance proche de 5,9 à 6 watts par kilo sur une montée de 15 à 20 minutes. Or, ces dernières années, on remarque qu'on est encore bien souvent au-delà de ces références citées comme des plafonds difficilement franchissables.

Problème des moyennes

Comment on dit souvent, il faut se méfier des moyennes, et à juste titre. À la fin du Tour de France, on dispose d'un récapitulatif des puissances développées par les principaux coureurs, avec des moyennes calculées sur 5, 6, ou 7 cols, qualifiés de cols radar, bien souvent choisis sur des arrivées au sommet, là où les cyclistes donnent leur pleine puissance.

Si sur cette série est incluse une montée proche de 20 minutes, là où les coureurs vont développer des puissances avoisinant les 440 ou 450 watts, on notera une augmentation assez significative de la moyenne. Il suffirait de retirer ce col pour observer une baisse de la moyenne de l'ordre de 6 à 8 watts, et la faire passer par exemple en dessous de la barre des 410 Watts, le seuil fatidique qui disqualifie. Conclusion, si on maintient ce col dans la moyenne, le coureur peut être déclaré comme suspicieux, et si on le retire, tout redevient normal. Cela pose bien évidemment un petit problème dans les interprétations.

Une nouvelle preuve qu’on ne peut pas isoler une donnée et en faire une interprétation qui risquerait fort d’être erronée. Il faut toujours contextualiser, à la fois au niveau d’un coureur et au niveau d’un groupe de coureurs (les plus performants sur le Tour). C’est le regard d'ensemble qui va nous fournir les éléments déterminants qui permettront de construire une véritable analyse qui certes ne pourra pas conduire à des certitudes mais être tout à fait éclairante sur le niveau des coureurs et la probabilité qu'il y ait recours à des techniques dopantes.

Bon, je n’ai toujours pas dit ce que je pensais de ce seuil de 410 Watts. Est-il pertinent ? Dans l’étude que j’ai évoquée en introduction, j’avais abouti à peu près aux mêmes déterminants, mais avec plus de nuances, mettant en exergue le facteur durée qui change énormément les choses notamment sur la production énergétique anaérobie même si celle-ci reste toujours très faible au regard de la puissance globale, et sur la capacité à maintenir un haut pourcentage du VO2max. Ce niveau de 410 watts me paraît assez pertinent pour des ascensions d'une durée supérieure à 30 minutes et en fin d’étape.

L'analyse globale

Comme je l’ai dit, il faut agréger le maximum d’éléments, de données, de paramètres individuels et collectifs pour se construire un avis aussi précis que possible sur la validité d’une performance. Voici un ensemble de points qui vont devoir présider à l’analyse globale.

1. Sur l'ensemble des relevés, repérer les puissances développées sur des efforts de durée voisine de 20 minutes, 30 minutes et 40 minutes.
2. Calculer la moyenne sur l’ensemble des cols, et une autre moyenne en éliminant les cols donc la durée de montée est inférieure à 20 minutes.
3. Regarder la progression du coureur sur les deux dernières années
4. Prendre connaissance de l'histoire de l'équipe cycliste à laquelle appartient le coureur, je veux dire des éventuelles affaires, contrôles positifs, et celle des directeurs sportifs. Bien entendu, un historique peu glorieux ne constitue en rien une charge accablante si une performance est déclarée suspicieuse, mais tout simplement un éclairage supplémentaire.
5. Regarder la gestuelle du coureur sur les cols difficiles et évaluer s’il dispose encore d’une marge de progression dans son effort ou bien s’il paraît être au maximum de sa puissance. S’il est crédité d'une puissance de 415 watts, avec une aisance qui suggère une marge de l'ordre de 20 watts, il aurait pour le col en question un potentiel de 435 watts. Alors, peut-être que problème il y a !

Il faudra donc analyser les écarts de puissance pour des durées d’effort différentes, et pour les durées d’effort supérieures à 30 minutes, les différences par rapport au premier seuil de 410 Watts, sans oublier les comparatifs entre coureurs. Il n'est pas question que je fournisse des règles discriminantes, car c’est davantage l’expérience d'analyse, l'expertise, qui permettra de se faire sa propre idée tout en évitant l’écueil des certitudes. Toutefois, dans la période EPO, quand les coureurs développaient des puissances supérieures à 450 ou 460 watts, avec des taux d'hématocrite frôlant les 50% et pour certains les 55 ou 60%, le doute n’était plus permis.

Pour donner un exemple, si j'observe chez un coureur les points suivants

1. Une puissance moyenne de 415 watts sur 5 ‘cols radar’ en ayant soustrait les montées de moins de 20 minutes.
2. Une puissance de plus de 460 watts pour une ascension de 15 à 20 minutes
3. Une puissance de plus de 410 watts sur une ascension de plus de 40 minutes
4. Le coureur affiche une progression de plus de 5% en 2 ans
5. Le coureur appartient à une équipe qui présente un historique peu recommandable
6. La montée des cols se fait sans signes de souffrance ou de fatigue

Eh bien je me permettrai d’avoir quelques doutes …

Conclusion

Dans cette fin d'article je me permets une petite parenthèse et une petite pointe d'ironie en soulignant que les temps ont bien changé, plus évident encore lorsqu’on nous rappelle par l'image les exploits de nos anciens grimpeurs nommés Van Impe, Thévenet, Mercks, Fignon, Lemond, Hinault, victimes parfois de fringales, de défaillances, de manque de carburant, de souffrances, … Certes le dopage existait à l'époque, mais n’avait rien à voir avec ce que furent les années 1990 et 2000. Aujourd'hui on oublie tout cela, tout est contrôlé, piloté, administré, modélisé, calculé, synthétisé. Le coureur se soumet aux ordres de l'oreillette, de son capteur de puissance qui de temps à autre lui enjoint de freiner l’allure sous peine d’être en zone rouge et d’exploser, ….c'est moderne, c'est professionnel, c’est scientifique, c’est puissant, c'est technique, c'est rassurant, ! Mais pour nous les téléspectateurs, c’est terriblement ennuyant !

Mais revenons à notre propos, les performances dans le Tour de France sont toujours très élevées tout en étant très éloignées de celles dont témoignent les pires décennies 1990 et 2000. On avait retrouvé un espoir en 2011 lorsque les moyennes était redescendues en dessous de 410 watts, mais depuis elles sont reparties à la hausse et soulèvent à nouveau bien des interrogations, très légitimes. Comme je l'ai expliqué, on se doit toujours d’être prudent, mais lucide. Le dopage doit être combattu avec force, il faut poursuivre l'assainissement de cette belle discipline pour qu’elle retrouve brillance, et qu'elle suscite à nouveau intérêt, curiosité.

Alain Desert