Comment les montres intelligentes mesurent le VO2 max et pourquoi votre montre mécanique peut rester au poignet

Que signifie réellement mon VO2 max calculé, et comment ma Forerunner 965 est-elle parvenue à ce chiffre ? Devrais-je m'entraîner en fonction de celui-ci ? Ce guide explique le fonctionnement du calcul d'un point de vue physiologique et algorithmique. Nous examinons ensuite la littérature évaluée par des pairs qui valide l'estimation du VO2 max par les appareils connectés. Et pour finir, nous abordons ce qui importe vraiment aux athlètes d'endurance qui ont aussi une passion pour les montres mécaniques : faut-il retirer la montre mécanique pour s'entraîner avec une montre connectée ?

"La VO2 max n'est pas votre score de forme physique. La VO2 max mesure l'efficacité avec laquelle vous convertissez l'oxygène en mouvement. Tout le reste est sans importance après cela."

Ce que le VO2 max mesure réellement

La consommation maximale d'oxygène (VO2 max) est le plafond aérobie propre à chaque individu lors d'un entraînement à intensité maximale. Elle est mesurée en millilitres d'oxygène par kilogramme de poids corporel par minute (mL/kg/min). Pour déterminer votre plafond individuel, vous vous entraînez à effort maximal et mesurez la quantité d'oxygène que votre corps peut utiliser pour se alimenter, tandis que votre cœur, vos poumons et vos muscles fonctionnent à leur limite.

Le VO2 max peut être mesuré en laboratoire. La plupart des personnes effectuent une course ou du vélo sur un tapis roulant ou un vélo stationnaire à intensité croissante, en portant un masque respiratoire relié à un chariot métabolique. Ce dernier analyse la concentration en oxygène et en dioxyde de carbone de l'air expiré. Lorsque la consommation d'oxygène cesse d'augmenter malgré un effort croissant, vous avez atteint votre VO2 max. Le test dure généralement de huit à douze minutes, de l'échauffement jusqu'à l'épuisement.

Les valeurs de VO2 max mesurées en laboratoire chez les adultes sédentaires se situent généralement entre 30 et 40 mL/kg/min. Les athlètes d'endurance pratiquant à titre récréatif se regroupent entre 45 et 60. Les marathoniens et cyclistes d'élite dépassent régulièrement 70. Les prétendants au Tour de France ont affiché des valeurs supérieures à 85. Oskar Svensson, cycliste professionnel, a publié une valeur de 96,7 mL/kg/min en 2020, la plus élevée jamais enregistrée dans une étude évaluée par des pairs.

Ce chiffre est fortement corrélé aux performances d'endurance, à la santé cardiovasculaire et à la mortalité toutes causes confondues. Une étude de 2018 publiée dans JAMA Network Open, ayant suivi plus de 122 000 patients, a révélé qu'une faible capacité cardiorespiratoire était un facteur prédictif de mortalité plus puissant que le tabagisme, l'hypertension ou le diabète. Le VO2 max est le meilleur indicateur objectif de la capacité cardiorespiratoire.

Comment les montres connectées estiment le VO2 max sans laboratoire

La Forerunner 965 n'est pas équipée d'un chariot métabolique intégré permettant de mesurer directement la consommation d'oxygène. Ce qu'elle peut mesurer, c'est la fréquence cardiaque via le capteur de photopléthysmographie optique (PPG) situé sur sa face inférieure, ainsi que l'allure via le GPS et l'accéléromètre. À partir de ces deux flux de données, elle calcule une estimation.

Le modèle sous-jacent a été développé par Firstbeat Technologies, une entreprise finlandaise de science du sport rachetée par Garmin en 2020. L'idée centrale repose sur le fait que la relation entre votre vitesse de course et votre fréquence cardiaque à un niveau d'effort donné permet de prédire la capacité aérobie. Un coureur avec un VO2 max de 65 courra généralement plus vite au même rythme cardiaque qu'un coureur avec un VO2 max de 45. Ce corps est plus efficace, produisant davantage de travail aérobie à chaque battement de cœur.

L'algorithme Firstbeat intègre des variables supplémentaires, notamment le terrain via les données d'altitude GPS, le stress thermique, le niveau de fatigue actuel, ainsi que l'économie de course estimée à partir de la cadence et de la longueur de foulée. Le résultat n'est pas un calcul établi sur une seule session. La montre accumule des données au fil de plusieurs courses, affinant son estimation à chaque fois que vous fournissez un effort sous-maximal ou maximal de qualité.

Garmin qualifie son résultat d'estimation de VO2 max plutôt que de VO2 max, ce qui est honnête. La Forerunner 965 propose également une métrique d'Âge de Forme qui contextualise ce chiffre par rapport aux normes de la population selon l'âge et le sexe. La montre attribue des niveaux de confiance plus élevés aux estimations générées lors de courses en extérieur avec un signal GPS stable et un effort régulier, et des niveaux de confiance plus faibles aux estimations issues de courses sur tapis de course ou de séances présentant une forte variabilité de la fréquence cardiaque due aux changements de dénivelé.

Garmin Forerunner 965 : à quel point le chiffre est-il précis ?

La question de la précision a été étudiée à plusieurs reprises. Les recherches les plus pertinentes concernant l'algorithme Firstbeat de Garmin proviennent de plusieurs groupes de chercheurs indépendants à travers le monde.

Une étude de 2021 publiée dans l'International Journal of Sports Physiology and Performance a testé des appareils Garmin par rapport à la spirométrie en laboratoire auprès de 41 coureurs récréatifs. L'erreur en pourcentage absolu moyen était de 4,9 % pour les séances de course en extérieur. Sur la base d'une valeur moyenne de VO2 max de 50 mL/kg/min, les estimations individuelles de Garmin devraient se regrouper autour de la valeur réelle, la plupart se situant entre environ 47,5 et 52,5 mL/kg/min.

Un article de 2019 publié dans PLOS ONE a évalué l'algorithme de Firstbeat sur plusieurs appareils et a conclu qu'il était performant pour suivre les évolutions individuelles au fil du temps. La tendance s'est révélée plus fiable que la valeur absolue. C'est précisément ce qui compte le plus dans le cadre de l'entraînement : si votre VO2 max Garmin passe de 51 à 55 au cours de douze semaines d'entraînement structuré, cette progression est réelle et proportionnelle, même si les valeurs absolues ne correspondent pas parfaitement à un test en laboratoire.

La précision se dégrade dans certaines conditions. L'entraînement en altitude introduit des erreurs, car l'algorithme ne tient pas compte de la réduction de la pression partielle en oxygène. Des variations de poids importantes modifient le calcul en mL/kg/min d'une manière que la montre ne prend pas toujours en compte rapidement. De plus, la mesure optique de la fréquence cardiaque lors d'intervalles à haute intensité avec des mouvements importants du poignet génère des interférences qui se répercutent sur l'estimation.

Pour la plupart des athlètes d'endurance, la conclusion pratique est la suivante : la Forerunner 965 vous donne un chiffre suffisamment précis pour définir vos zones d'entraînement, suivre votre adaptation et vous comparer dans le temps. Elle n'est pas assez précise pour servir de diagnostic médical ou pour vous comparer à des athlètes testés dans des conditions de laboratoire différentes.

"La tendance, c'est la vérité. Une seule mesure de VO2 max est une photographie. Douze semaines de données VO2 max, c'est un film."

Utiliser le VO2 max pour définir ses zones d'entraînement

Le VO2 max est le plafond. Les zones d'entraînement sont les étages en dessous. Une fois que la Forerunner 965 dispose d'une estimation stable du VO2 max, elle peut calculer l'allure au seuil lactique, le seuil aérobie et le modèle à cinq zones qu'utilisent la plupart des entraîneurs en endurance.

La zone 1 (récupération) se situe en dessous de 55 % de la VO2 max. La zone 2 (base aérobie) s'étend d'environ 55 % à 75 %. La zone 3 (tempo) couvre de 75 % à 85 %. La zone 4 (seuil) va de 85 % à 95 %. La zone 5 (intervalles VO2 max) se situe à 95 % ou au-delà. La Forerunner 965 convertit ces pourcentages en plages de fréquence cardiaque et, pour la course à pied, en plages d'allure personnalisées selon votre poids, votre âge et votre historique d'entraînement récent.

L'implication pratique pour l'entraînement : la majorité d'un entraînement d'endurance efficace (80 % du volume dans le modèle polarisé utilisé par de nombreux entraîneurs d'élite) se situe en Zone 1 et Zone 2. Ce sont les intensités auxquelles votre système aérobie s'adapte sans excès de cortisol ni dette de récupération. La VO2 max s'améliore en rendant la Zone 2 plus facile à soutenir, et en ciblant périodiquement la Zone 4 et la Zone 5 pour solliciter directement le plafond lui-même.

Si votre VO2 max Garmin est en hausse, cela signifie que votre allure en Zone 2 augmente à fréquence cardiaque égale. Vous courez plus vite pour le même coût en oxygène. C'est précisément l'adaptation recherchée.

Qu'est-ce qui fausse la lecture

Plusieurs facteurs introduisent une erreur systématique dans l'estimation du VO2 max par Garmin. Les comprendre vous permet de les corriger plutôt que de courir après du bruit.

Artefacts de fréquence cardiaque induits par la cadence. À des cadences élevées, au-dessus de 170 pas par minute, les mouvements du poignet génèrent des interférences optiques susceptibles de faire monter ou chuter les relevés de fréquence cardiaque. La Forerunner 965 utilise un réseau de LED vertes associé à un accéléromètre pour compenser les mouvements, ce qui réduit cet effet sans toutefois l'éliminer complètement. Pour les séances d'intervalles VO2 max à haute intensité, une ceinture thoracique couplée via ANT+ élimine entièrement cette variable.

Stress thermique. Courir par des températures ambiantes supérieures à 25 degrés Celsius élève la fréquence cardiaque de cinq à dix battements par minute, indépendamment de la demande en oxygène, un phénomène appelé dérive cardiovasculaire. La Forerunner 965 a une capacité limitée à distinguer l'élévation de la fréquence cardiaque due à la chaleur de celle liée à l'effort. Les estimations de VO2 max effectuées par temps chaud ont tendance à afficher des valeurs basses. Les fonctionnalités Body Battery et d'acclimatation à la chaleur de Garmin y remédient en partie, mais l'estimation se stabilisera dès votre retour dans des conditions plus fraîches.

Altitude. Lorsque vous vous entraînez à plus de 1 500 mètres d'altitude, la pression partielle en oxygène réduite vous oblige à fournir un effort plus important pour maintenir la même allure. L'algorithme peut interpréter cela comme une baisse de forme. Si vous vous entraînez régulièrement en altitude, utilisez la fonction d'acclimatation à l'altitude de Garmin et prévoyez une période de recalibrage de deux à trois semaines après votre retour au niveau de la mer.

Ajustement de la montre et contact du capteur. Le capteur optique nécessite un contact constant avec le poignet. Un bracelet trop lâche, une pilosité importante au niveau du poignet ou une mauvaise perfusion cutanée peuvent tous réduire la qualité du signal. Porter la montre à une ou deux largeurs de doigt au-dessus de l'os du poignet, bien ajustée sans être trop serrée, permet d'obtenir les mesures les plus précises.

Caféine et stimulants. La caféine augmente la fréquence cardiaque au repos et sous-maximale d'environ cinq battements par minute chez les personnes non habituées. Si vous vous entraînez après avoir bu un café fort avant la séance, votre fréquence cardiaque à une allure donnée sera plus élevée, et l'algorithme risque de sous-estimer votre VO2 max. Cet effet se normalise avec une consommation régulière de caféine.

Pourquoi votre montre mécanique peut rester allumée

Pour ceux qui possèdent à la fois une Garmin et une montre mécanique de valeur, la question se pose : la montre connectée doit-elle être la seule montre au poignet ? La réponse courte est non, dans la plupart des contextes d'entraînement.

La Garmin Forerunner 965 mesure la fréquence cardiaque grâce à un capteur optique placé sous la montre. Elle n'a pas besoin d'être seule au poignet. Avec un bracelet Smartletvous placez la montre mécanique sur le dessus du poignet et la Forerunner 965 face au dessous du poignet et à la peau. Un seul bracelet porte les deux. Avec le système Smartlet, vous n'avez plus à choisir quelle montre porter.

Il existe un contexte où cela change : les séances de fractionné en zones 4 et 5 avec des mouvements explosifs, de grands mouvements de bras ou un risque de contact. Aucun bracelet en métal n'est fait pour ce type de séance : remettez la Forerunner sur son propre bracelet sport pour l'occasion. Pour vos sorties longues en zone 2, le travail au tempo et les fractionnés au seuil à intensité maîtrisée, un Smartlet bien ajusté garde les deux montres au poignet sans compromis.

Le Smartlet Classic, bracelet à maillons en métal en SS316L brossé main, compatible avec les largeurs de cornes de 18 à 24 mm, porte une montre mécanique et une smartwatch au même poignet.

Tous les athlètes ne s'entraînent pas avec une Garmin. Un Whoop échange l'affichage au poignet contre des données continues d'effort et de récupération, et s'associe au même montage Smartlet sous une montre mécanique, comme le détaille notre guide de compatibilité Whoop.

La configuration double port pour les athlètes d'endurance

La configuration pratique pour un athlète d'endurance qui s'entraîne avec un Garmin Forerunner 965 et porte une montre mécanique :

Le bracelet Smartlet remplace les bracelets des deux montres : des adaptateurs de montre se placent dans les trous de cornes de votre montre mécanique et de la Forerunner 965, à la place de leurs barrettes, et les côtés du bracelet s'y verrouillent. La montre mécanique est sur le dessus du poignet, visible, lisible, totalement indépendante. La Forerunner est en dessous, dans la partie centrale du bracelet, et son capteur optique appuie contre la peau, mesurant la fréquence cardiaque exactement comme sur son propre bracelet.

Le système est compatible avec toutes les montres mécaniques dont l'écartement des cornes est compris entre 18 mm et 24 mm, couvrant l'intégralité de la gamme de SeikoHamiltonLonginesIWCet la plupart des montres de sport. Il utilise un bracelet à barrettes standard, ce qui permet une installation en moins de deux minutes avec un outil à barrettes standard.

Pour une qualité de données optimale : positionnez le capteur Garmin bien ajusté contre l'intérieur du poignet, à un ou deux doigts au-dessus de l'os du poignet. La montre mécanique se porte sur le côté extérieur. La masse combinée au poignet est légèrement plus élevée, aussi attendez-vous à de légères variations de cadence en tout début de séance, le temps que le Garmin apprenne votre signature de mouvement. Cela se stabilise dans le premier kilomètre.

Smartlet Titanium, titane de grade 2 avec finition satinée, pour les athlètes qui s'entraînent intensément et souhaitent porter le moins de poids possible au poignet.

Le système Smartlet rend le double port possible sans vous obliger à laisser l'une de vos montres de côté. La Garmin lit vos données d'entraînement, la montre mécanique lit l'heure. Trois versions disponibles : Classique (299 EUR), Ombre (399 EUR), et Titane (549 EUR).