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

Que signifie réellement ma VO2 max calculée, et comment ma Forerunner 965 est-elle arrivée à ce chiffre ? Dois-je m'entraîner en fonction de celui-ci ? Ce guide couvre le fonctionnement du calcul d'un point de vue physiologique et algorithmique. Nous examinons ensuite la littérature évaluée par les pairs validant l'estimation de la VO2 max basée sur les appareils portables. Et à la fin, nous abordons ce qui compte vraiment pour les athlètes d'endurance qui aiment aussi leurs montres mécaniques : devez-vous retirer la montre mécanique pour vous entraîner avec une montre intelligente ?

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

Ce que mesure réellement la VO2 max

La consommation maximale d'oxygène (VO2 max) est le plafond aérobie que chaque individu possède 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 mesurer votre plafond individuel, vous vous entraînez à effort maximal et déterminez la quantité d'oxygène que votre corps peut utiliser pour se propulser tandis que votre cœur, vos poumons et vos muscles travaillent à leur limite.

La VO2 max peut être mesurée avec des lectures en laboratoire. La plupart des gens font de la course ou du cyclisme sur un tapis roulant ou un vélo stationnaire à intensité croissante tout en portant un masque respiratoire connecté à un chariot métabolique. Le chariot analyse la concentration d'oxygène et de dioxyde de carbone de votre respiration. Lorsque la consommation d'oxygène cesse d'augmenter malgré l'augmentation de l'effort, vous avez atteint votre VO2 max. Le test dure généralement huit à douze minutes de l'échauffement à l'épuisement.

Les valeurs de VO2 max mesurées en laboratoire pour les adultes sédentaires se situent généralement entre 30 et 40 mL/kg/min. Les athlètes d'endurance récréatifs se regroupent entre 45 et 60. Les coureurs de marathon et les cyclistes d'élite dépassent régulièrement 70. Les prétendants du Tour de France ont mesuré au-dessus de 85. Oskar Svensson, un cycliste professionnel, a publié une valeur de 96,7 mL/kg/min en 2020, la plus élevée enregistrée dans une étude évaluée par les pairs.

Le chiffre corrèle fortement avec la performance d'endurance, la santé cardiovasculaire et la mortalité toutes causes confondues. Une étude de 2018 dans JAMA Network Open qui a suivi plus de 122 000 patients a révélé que la faible forme cardiorespiratoire était un prédicteur plus fort de la mortalité que le tabagisme, l'hypertension ou le diabète. La VO2 max est le meilleur indicateur objectif unique de la forme cardiorespiratoire.

Comment les montres intelligentes estiment la VO2 max sans laboratoire

La Forerunner 965 ne dispose pas d'un chariot métabolique intégré pour mesurer directement la consommation d'oxygène. Ce qu'elle peut mesurer, c'est la fréquence cardiaque via le capteur de photopléthysmographie optique (PPG) sur sa face inférieure, et 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 sciences du sport que Garmin a acquise en 2020. L'idée centrale est que la relation entre votre vitesse de course et votre fréquence cardiaque à un niveau d'effort donné prédit la capacité aérobie. Un coureur avec une VO2 max de 65 courra généralement plus vite à la même fréquence cardiaque qu'un coureur avec une VO2 max de 45. Ce corps est plus efficace, accomplissant plus de travail aérobie par battement cardiaque.

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

Garmin appelle sa sortie estimation de VO2 max plutôt que VO2 max, ce qui est honnête. La Forerunner 965 fournit également une métrique d'âge de forme physique qui contextualise le chiffre par rapport aux normes de population par âge et sexe. La montre donne des évaluations de confiance plus élevées aux estimations générées lors de courses en plein air avec un signal GPS stable et un effort constant, et une confiance plus faible aux estimations des courses sur tapis roulant ou des séances avec une grande variabilité de la fréquence cardiaque due aux changements d'élévation.

Garmin Forerunner 965 : quelle est la précision du chiffre ?

La question de la précision a été étudiée à plusieurs reprises. La recherche la plus pertinente pour l'algorithme basé sur Firstbeat de Garmin provient de plusieurs groupes de chercheurs indépendants du monde entier.

Une étude de 2021 dans l'International Journal of Sports Physiology and Performance a testé les appareils Garmin par rapport à la spirométrie en laboratoire chez 41 coureurs récréatifs. L'erreur de pourcentage absolu moyen était de 4,9 % pour les séances de course en plein air. 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 vraie valeur, la plupart se situant entre environ 47,5 et 52,5 mL/kg/min.

Un article de 2019 dans PLOS ONE a évalué l'algorithme de Firstbeat sur plusieurs appareils et a constaté qu'il fonctionnait bien pour suivre les changements intra-individuels au fil du temps. La tendance était plus fiable que la valeur absolue. C'est la conclusion qui compte le plus pour l'entraînement : si votre VO2 max Garmin passe de 51 à 55 sur douze semaines d'entraînement structuré, cette amélioration est réelle et proportionnelle, même si les valeurs absolues ne correspondent pas parfaitement à un test en laboratoire.

La précision se dégrade dans des conditions spécifiques. L'entraînement en altitude introduit une erreur car l'algorithme ne tient pas compte de la pression partielle d'oxygène réduite. Les changements de poids importants modifient le calcul mL/kg/min d'une manière que la montre ne suit pas toujours rapidement. Et la mesure optique de la fréquence cardiaque lors d'intervalles à haute intensité avec un mouvement du poignet important introduit du bruit qui se propage dans l'estimation.

Pour la plupart des athlètes d'endurance, la conclusion pratique est celle-ci : la Forerunner 965 vous donne un chiffre suffisamment précis pour définir les zones d'entraînement, suivre l'adaptation et vous comparer au fil du temps. Elle n'est pas assez précise pour être utilisée comme diagnostic médical ou pour vous comparer à des athlètes testés dans des conditions de laboratoire différentes.

« La tendance est la vérité. Une seule lecture de VO2 max est une photographie. Douze semaines de données de VO2 max sont un film. »

Utiliser la VO2 max pour définir les zones d'entraînement

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

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 75 % à 85 %. La zone 4 (seuil) de 85 % à 95 %. La zone 5 (intervalles VO2 max) à 95 % ou plus. La Forerunner 965 traduit ces pourcentages en plages de fréquence cardiaque et, pour la course, en plages d'allure personnalisées selon votre poids, votre âge et votre historique d'entraînement récent.

L'implication pratique de l'entraînement : la majorité de l'entraînement d'endurance efficace, 80 % en volume dans le modèle polarisé utilisé par de nombreux entraîneurs d'élite, se situe dans les zones 1 et 2. Ce sont les intensités où votre système aérobie s'adapte sans dette excessive de cortisol ou de récupération. La VO2 max s'améliore en rendant la zone 2 plus facile, et en ciblant périodiquement les zones 4 et 5 pour stresser le plafond lui-même.

Si votre VO2 max Garmin augmente, cela signifie que l'allure de la zone 2 à la même fréquence cardiaque augmente. Vous courez plus vite pour le même coût en oxygène. C'est l'adaptation que vous recherchez.

Ce qui fausse la lecture

Plusieurs facteurs introduisent une erreur systématique dans l'estimation de la VO2 max Garmin. Les comprendre vous permet de les corriger plutôt que de poursuivre le bruit.

Artefacts de fréquence cardiaque induits par la cadence. À des cadences élevées, au-dessus de 170 pas par minute, le mouvement du poignet crée du bruit optique qui peut augmenter ou réduire les lectures de fréquence cardiaque. La Forerunner 965 utilise un réseau de LED verts avec un accéléromètre pour la compensation du mouvement, ce qui réduit mais n'élimine pas cet effet. Pour les séances d'intervalles VO2 max à haute intensité, une sangle thoracique appairée via ANT+ élimine complètement cette variable.

Stress thermique. Courir à 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 la fréquence cardiaque élevée thermiquement de l'élévation due à l'effort. Les estimations de VO2 max prises dans des conditions chaudes ont tendance à lire bas. Les fonctionnalités Body Battery et d'acclimatation à la chaleur de Garmin abordent partiellement cela, mais l'estimation se stabilisera une fois que vous retournerez à des conditions plus fraîches.

Altitude. Lors d'un entraînement au-dessus de 1 500 mètres, la pression partielle d'oxygène réduite signifie que vous travaillez plus dur pour la même allure. L'algorithme peut interpréter cela comme une forme physique inférieure. Si vous vous entraînez régulièrement en altitude, utilisez la fonction d'acclimatation à l'altitude de Garmin et attendez-vous à une période de recalibrage de deux à trois semaines après le retour au niveau de la mer.

Ajustement de la montre et contact du capteur. Le capteur optique nécessite un contact constant avec le poignet. Une bande lâche, des poils importants au poignet ou des conditions de peau à faible perfusion peuvent tous réduire la qualité du signal. Porter la montre un à deux largeurs de doigt au-dessus de l'os du poignet, bien ajustée mais non constrictive, produit les lectures les plus propres.

Caféine et stimulants. La caféine augmente la fréquence cardiaque au repos et submaximal d'environ cinq battements par minute chez les individus non habitués. Si vous vous entraînez avec un fort café pré-entraînement, la fréquence cardiaque à une allure donnée sera élevée, et l'algorithme peut sous-estimer la VO2 max. Cela se normalise avec des habitudes de caféine cohérentes.

Pourquoi votre montre mécanique peut rester au poignet

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

La Garmin Forerunner 965 surveille la fréquence cardiaque à l'aide d'un capteur optique positionné sur la face inférieure de la montre. Elle ne nécessite pas l'occupation exclusive du poignet. Avec un adaptateur Smartlet, vous placez la montre mécanique sur le dessus du poignet et avez la Forerunner 965 face à la face inférieure du poignet et de la peau. La sangle est partagée. Le système Smartlet signifie que vous n'avez pas besoin de choisir quelle montre porter.

Il y a un contexte où cela change : les séances d'intervalles des zones 4 et 5 impliquant des mouvements explosifs, un balancement lourd des bras ou un risque de sport de contact. Dans ces séances, la masse d'une deuxième montre crée un couple non trivial au poignet et augmente l'énergie d'impact si le bras frappe une surface. Pour une activité à fort impact, gardez votre Apple Watch sur sa sangle standard pour cette séance. Sur vos longues courses en zone 2, le travail tempo et les intervalles de seuil à intensité contrôlée, une configuration Smartlet correctement ajustée garde les deux montres au poignet sans compromis.

L'adaptateur Smartlet Classic, SS316L brossé, compatible avec des largeurs de cornes de 18-24 mm, enfile une sangle à travers à la fois une montre mécanique et une montre intelligente.

La configuration double pour les athlètes d'endurance

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

L'adaptateur Smartlet enfile une seule sangle à travers les barrettes à ressort de votre montre mécanique, puis la Forerunner 965 se monte sur le support extérieur. La montre mécanique repose sur le dessus du poignet, visible, lisible, complètement indépendante. Le capteur optique Garmin appuie contre la peau sur la face inférieure, lisant la fréquence cardiaque exactement comme il le ferait sur sa propre sangle.

Le système est compatible avec n'importe quelle montre mécanique avec une largeur de corne entre 18 mm et 24 mm, couvrant la gamme complète de Seiko, Hamilton, Longines, IWC, et la plupart des montres de sport. Il utilise une barrette à ressort standard, donc l'installation prend moins de deux minutes avec un outil de barrette à ressort standard.

Pour la qualité des données : positionnez le capteur Garmin bien ajusté contre l'intérieur du poignet, un à deux largeurs de doigt au-dessus de l'os du poignet. La montre mécanique repose sur le côté extérieur. La masse combinée du poignet est légèrement plus élevée, donc attendez-vous à des lectures mineures de cadence au tout début d'une séance alors que la Garmin apprend 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 dur et veulent porter aussi peu de poids que possible au poignet.

Le système Smartlet rend le port double possible sans vous demander de laisser l'une ou l'autre montre derrière. La Garmin lit vos données d'entraînement, la montre mécanique lit l'heure. Trois versions disponibles : Classic (349 EUR), Shadow (449 EUR), et Titanium (599 EUR).

Questions fréquemment posées

Le chiffre de VO2 max sur ma Garmin Forerunner 965 est-il assez précis pour être fiable ?

Les études indépendantes placent l'algorithme basé sur Firstbeat de Garmin à environ 5 % de la spirométrie en laboratoire pour la plupart des coureurs récréatifs. Ce niveau de précision est suffisant pour définir les zones d'entraînement et suivre l'adaptation au fil du temps. Il n'est pas assez précis pour être utilisé comme métrique médicale ou pour se comparer à des athlètes testés selon des protocoles de laboratoire différents. La tendance sur des semaines est plus fiable que toute estimation d'une seule séance.

La VO2 max change-t-elle avec l'entraînement, et à quelle vitesse ?

Oui. La VO2 max est entraînable, particulièrement dans les premières années d'entraînement d'endurance structuré. Les individus non entraînés peuvent améliorer la VO2 max de 15-20 % dans les douze premières semaines de travail aérobie constant. Les athlètes déjà entraînés s'améliorent plus lentement, avec un gain de 3-5 % sur un bloc d'entraînement étant significatif. Les principaux moteurs sont le volume de la zone 2 (qui renforce la densité mitochondriale) et les intervalles périodiques des zones 4-5 (qui stressent le débit cardiaque). Votre Garmin reflétera les véritables améliorations dans trois à quatre semaines d'entraînement constant, en supposant des conditions stables du capteur de fréquence cardiaque.

Quelle VO2 max ai-je besoin pour courir un marathon en moins de 3 heures ?

Un seuil couramment cité est d'environ 55-60 mL/kg/min pour les coureurs masculins, légèrement inférieur pour les coureurs féminins en raison des différences d'économie de course. Cependant, la VO2 max seule ne détermine pas la performance du marathon. Le seuil lactique en pourcentage de la VO2 max, l'économie de course et la résistance à la fatigue contribuent tous de manière significative. Un coureur avec une VO2 max de 55 qui peut soutenir 90 % de cette capacité pendant trois heures surpassera un coureur avec une VO2 max de 65 qui s'effondre à 75 %.

Puis-je porter une montre mécanique et une Garmin au même poignet sans affecter la précision de la fréquence cardiaque ?

Oui, avec un adaptateur Smartlet correctement ajusté. Le capteur optique Garmin fait face vers l'intérieur contre la peau. La montre mécanique repose sur le dessus du poignet, séparée par la sangle. Pourvu que la Garmin soit bien ajustée et positionnée correctement, un à deux largeurs de doigt au-dessus de l'os du poignet, la précision de la fréquence cardiaque n'est pas affectée lors des efforts en état stable et tempo. Pour les intervalles VO2 max à intensité maximale avec mouvement explosif des bras, utilisez une sangle thoracique appairée via ANT+ pour les données de fréquence cardiaque les plus propres.

Quelle est une bonne VO2 max pour un athlète d'endurance amateur dans la quarantaine ?

Les données de population de Garmin placent un homme de 40 ans dans la catégorie excellente à 52+ mL/kg/min et une femme de 40 ans à 45+ mL/kg/min. Les évaluations supérieures commencent autour de 57 pour les hommes et 50 pour les femmes. Ces repères proviennent des normes de l'American College of Sports Medicine. Plus pratiquement : une VO2 max qui augmente d'année en année, à n'importe quel niveau absolu, indique que votre entraînement produit une adaptation, ce qui est le résultat qui compte le plus pour la santé et la performance à long terme.

La VO2 max Garmin Forerunner 965 fonctionne-t-elle aussi bien pour le cyclisme que pour la course ?

Oui, mais l'estimation est générée séparément pour le cyclisme et la course, et les valeurs seront différentes. Les estimations de VO2 max en cyclisme nécessitent un capteur de puissance pour une précision maximale. Sans données de puissance, l'algorithme utilise la fréquence cardiaque et la vitesse GPS, ce qui produit des résultats moins fiables sur un terrain variable. La Forerunner 965 supporte l'appairage du capteur de puissance via ANT+ et Bluetooth, ce qui améliore considérablement la qualité de l'estimation de VO2 max en cyclisme.