Les clés pour s’entraîner et performer dans un environnement froid

Comme on l’a vu dans la chronique entraînement sur l’acclimatation à la chaleur, seul un quart de l’énergie dépensée pendant l’exercice physique est utilisée pour le travail musculaire et trois quarts de cette énergie se dissipent sous forme de chaleur. Un environnement frais est donc plus propice aux activités d’endurance qu’un environnement chaud. Néanmoins, une température extérieure très basse, ou des conditions climatiques difficiles (vent, pluie, neige) peuvent affecter la performance, voire même la santé.

Vous trouverez dans cet article de vulgarisation scientifique :
👉 les risques potentiels pour la santé de l’entraînement ou de la compétition dans le froid
👉 les précautions à prendre pour se préserver des risques du froid
👉 les conséquences du froid sur la performance et les stratégies qui peuvent être mises en place pour les limiter

Le risque pulmonaire

Pour les athlètes spécialistes de sports en ambiance froide comme les skieurs de fond ou les patineurs, le risque principal se situe au niveau pulmonaire. Il est causé par l’inspiration de grands volumes d’air froid et sec lors des entraînements et compétitions, entraînant une perte d’eau des voies respiratoires. Cela entraîne la contraction des cellules épithéliales bronchiques (les cellules qui tapissent les bronches) et la libération d’un certain nombre de médiateurs pro-inflammatoires, conduisant à une constriction des muscles lisses des voies respiratoires, appelée EIB (Exercise-Induced Bronchoconstriction – bronchoconstriction induite par l’exercice). L’EIB réduit le diamètre des bronches et affecte la respiration. Les femmes athlètes semblent plus exposées que les hommes à cette limitation du débit expiratoire (90 % contre 43 % dans une étude menée sur des athlètes d’endurance), ce qui entraine un coût énergétique plus important de la ventilation de hauts volumes d’air. En général ces modifications sont transitoires avec un retour à la normale de la fonction respiratoire en moins de 30 minutes après l’exercice. Les symptômes les plus courants sont la toux, une respiration sifflante, une oppression thoracique et une formation excessive de mucus. Ces symptômes sont particulièrement fréquents après des intervalles intenses, ou une compétition.

Alors que l’activité physique régulière est l’un des éléments bénéfiques les plus importants du mode de vie sur la santé cardiorespiratoire, la pratiquer trop souvent et trop longtemps dans un environnement froid peut donc représenter l’une des rares conditions où l’activité physique peut induire des effets néfastes. Ceux-ci se développent après des mois voire des années d’entraînements intenses et de longue durée. Ainsi, des données finlandaises font état d’une prévalence des symptômes liés au froid allant jusqu’à 50 % dans la population générale. De même, 50 % de l’équipe olympique américaine de ski de fond pour les JO de 1998 présentaient une EIB (57 % chez les femmes et 43 % chez les hommes). Il convient de noter que l’EIB survient chez 70 à 90 % des personnes souffrant d’asthme, qui sont donc particulièrement vulnérables à ce problème.

Plusieurs approches non pharmacologiques sont possibles pour diminuer le risque d’EIB par temps froid, comme la réalisation d’un échauffement de 10 à 15 minutes à intensité modérée avec l’intention de provoquer une période réfractaire (c’est-à-dire une période où les symptômes d’EIB sont réduits, pendant l’effort à haute intensité qui suit l’échauffement). Certains protègent aussi leurs voies respiratoires en utilisant un accessoire pour préchauffer et humidifier l’air inhalé lors de l’exercice, par exemple en respirant à travers un masque facial ou un buff. Cependant, ces stratégies augmentent le travail respiratoire et sont difficilement utilisables sur les entrainements très intenses ou en compétition. Enfin, une alimentation riche en acides gras polyinsaturés oméga-3 et/ou un faible apport en sodium (<1,5 g/j) peuvent avoir certains effets protecteurs.

Le risque de l’hypothermie

Le second risque majeur de l’entrainement dans des conditions météorologiques difficiles est l’hypothermie. Celle-ci se définit par une température corporelle inférieure à 35°. Plus précisément, celle-ci est classifiée en trois stades. L’hypothermie légère (32-35°C) se caractérise par des frissons intenses, de la fatigue, une confusion mentale et une tachycardie. En hypothermie modérée (28-32°C), les mécanismes permettant la capacité du corps à se réchauffer sont dépassés et les frissons cessent, la conscience est affectée, et l’individu se retrouve en bradycardie et en hypoventilation. Enfin l’hypothermie sévère (<28°C) présente un risque vital avec une inconscience, des arythmies cardiaques voire un arrêt cardiorespiratoire.

Les signes d’alerte incluent des frissons, une peau froide et pâle, une confusion ou une désorientation, une fatigue excessive, et une élocution ralentie. Il est crucial de reconnaître ces symptômes tôt pour prévenir une aggravation de l’état. En effet, le risque encouru est la détérioration progressive des fonctions vitales et un collapsus cardio-vasculaire.

Heureusement, le corps humain possède une protection innée contre le refroidissement. Tout d’abord la vasoconstriction périphérique, c’est-à-dire la réduction du diamètre des artères qui irriguent la peau et les extrémités du corps, permet de concentrer le flux sanguin sur les organes essentiels et de perdre moins de chaleur par dissipation au niveau cutané (exactement l’inverse de ce qu’il se passe en conditions chaude où le corps cherche à se refroidir en augmentant le débit sanguin cutané). Si la température centrale diminue malgré tout, le corps se met à frissonner, ce qui permet, tout comme l’exercice physique, d’augmenter la production de chaleur métabolique.

Pour se préserver de l’hypothermie, le sportif devra privilégier les vêtements respirants et isolants, en utilisant plusieurs couches afin de pouvoir se découvrir ou se couvrir au fil de l’effort. En effet il faudra éviter de transpirer car le fait d’être mouillé accroit le risque de refroidissement lors des phases moins intenses, des pauses, ou si l’on est exposé au vent. Couvrir les extrémités, notamment la tête, est très important pour éviter les pertes de chaleur par ce biais. Des gants chauds et des chaussettes longues permettent de limiter le risque de gelures associé à la diminution du débit sanguin aux extrémités du corps. Les personnes souffrant de Syndrôme de Reynaud devront être particulièrement vigilantes sur ce point et ne pas hésiter à prévoir plusieurs paires de gants. En cas de température très basse et/ou de conditions venteuses, se protéger le visage permet de réduire l’inconfort thermique et d’éventuelles gelures sur les joues et les oreilles. Enfin, en cas de froid extrême et de vent il est important de se protéger les yeux (pensez au kit grand froid de l’UTMB 😉).

L’influence du froid sur les performances

On considère que la température optimale pour la performance en endurance est comprise entre 10 et 13°C, mais en adaptant son habillement on peut lutter contre la majeure partie des effets délétères du froid sur la performance pour des froids modérés jusqu’à -10° à -15°. On privilégiera des vêtements protecteurs et isolants qui permettent l’évacuation de l’humidité tout en maintenant la température de la peau et des muscles. En ski de fond, les compétitions officielles peuvent être annulées ou reportées si la température descend en dessous de -20°C. En biathlon, la limite est souvent fixée à -15°C. Ces seuils peuvent varier en fonction des fédérations nationales et des conditions spécifiques de chaque événement (vent, pluie, neige …).

L’impact cardio-vasculaire de l’exercice en conditions froide a déjà été étudié depuis 20 ans par une équipe finlandaise. Comme le montre le tableau suivant, la consommation maximale d’oxygène est significativement réduite à -20°C.

En outre, la consommation d’oxygène (donc la dépense énergétique) pour un exercice sub-maximal (ici à la vitesse correspondant à 50 % de VO2max en ambiance tempérée) est augmentée, c’est-à-dire que l’économie de course est moins bonne, ce qui nuit à la performance puisque l’on va moins vite pour une même dépense énergétique. On voit aussi que la fréquence cardiaque augmente de la même manière, ce qui est important à prendre en compte si l’on utilise la fréquence cardiaque comme repère à l’entraînement. Il sera alors normal d’être moins rapide sur les intervalles pour une même FC cible.

En outre, la diminution de la température musculaire altère la fonction neuromusculaire et la capacité de production de force. Le graphique ci-dessous montre la corrélation entre la température musculaire et la hauteur maximale de saut, indicateur qui permet d’évaluer la puissance musculaire. Plus précisément, la force contractile maximale des muscles squelettiques diminue avec le refroidissement, et le froid peut à la fois réduire l’amplitude de production de force et ralentir la vitesse de mouvement. Cela réduit donc la puissance maximale, et oblige à mobiliser durant l’épreuve un plus haut pourcentage de la puissance maximale, ce qui peut entrainer un épuisement précoce.

Les études rapportent aussi que l’exposition à des environnements froids et le refroidissement d’une grande partie des membres inférieurs peuvent également affecter négativement le contrôle postural et l’équilibre dynamique, ce qui sera délétère à la performance notamment dans les parties les plus techniques.

D’un point de vue énergétique, l’analyse des échanges gazeux montre une augmentation du quotient respiratoire, qui indique une plus forte consommation des glucides au dépend des lipides en environnement froid (contrairement aux croyances), il faudra donc prêter d’autant plus attention à son ravitaillement en conditions froides. Ce point est important car lorsqu’on des gants ou froid aux mains la manipulation du ravitaillement est un peu plus compliquée et on a vite fait d’oublier ce « détail » qui n’en est pas un.

Le froid peut diminuer la sensation de soif, cependant il est important de veiller à rester bien hydraté (malgré l’environnement froid, on transpire aussi à l’effort et la respiration entraine aussi une évaporation de l’eau, particulièrement en altitude), car la déshydratation accentue la vasoconstriction périphérique (qui a lieu pour éviter une baisse de tension), ce qui accentue le refroidissement des extrémités du corps et de la peau.

L’échauffement par temps froid

L’objectif de l’échauffement est d’augmenter légèrement la température centrale, et d’augmenter la température musculaire pour favoriser la performance.

Le premier conseil sera de porter des vêtements adaptés, ne pas hésiter à partir bien couvert puis se découvrir progressivement lorsque la température centrale augmente. En effet, si l’échauffement est réalisé avec trop peu de vêtements et que le corps est amené à trembler pour se réchauffer, il consomme du glycogène qui serait pourtant précieux pour l’épreuve à venir. On veillera ensuite à limiter le temps immobile entre fin d’échauffement et départ. En effet, tout refroidissement cutané puis musculaire serait néfaste à la performance. Il est intéressant de souligner que les femmes semblent avoir la température cutanée qui chute plus rapidement que celle des hommes dans des conditions similaires, elles devront donc être particulièrement vigilantes à leur habillement et à limiter les pauses trop longues. En effet, des études ont montré que le simple refroidissement de la peau altère la capacité d’endurance, et cette altération est encore plus importante lorsque la température centrale chute aussi.

Outre les effets liés à la température musculaire sur la performance physique, les effets positifs qu’un échauffement peut avoir sur la bronchoconstriction induite par l’exercice en ski de fond par temps froid (−12 à -6 °C) ont été démontrés. Dans des conditions de froid extrême en ski de fond, certains athlètes utilisent à l’échauffement un masque spécial pour protéger les voies respiratoires du froid.

En plus des effets physiologiques du froid, il ne faut pas négliger l’impact psychologique de conditions climatiques difficiles sur la capacité à produire une performance optimale. En finnois on parle de « Sisu » [prononcer sissou] pour décrire une combinaison de résilience, courage, ténacité et détermination face à l’adversité. Ce terme s’est notamment ancré dans la culture finlandaise depuis la Guerre d’Hiver (1939-1940) contre l’Union soviétique qui s’est déroulée dans des conditions climatiques particulièrement rudes. L’hiver 1939-1940 a été l’un des plus froids du siècle en Finlande, avec des températures descendant fréquemment en dessous de -30°C, voire -40°C dans certaines régions. Malgré un désavantage numérique et militaire considérable, les Finlandais ont opposé une résistance farouche et inattendue, forçant l’URSS à négocier la paix au lieu d’annexer entièrement le pays.

Espérons que cet article vous aidera à optimiser vos entraînements et vos compétitions dans le froid, et à faire appel à votre Sisu lorsque les conditions deviendront difficiles !

Sabine Ehrström est coach au sein de la structure Vercors Training Lab. Elle est notamment spécialisée dans l’entraînement des athlètes féminines. Sabine compte également parmi les meilleures traileuses françaises. Elle aime varier les distances et s’aligne autant sur kilomètre vertical (KV) que sur trail long de 80 km. Elle fait partie de l’équipe de trail Cimalp.

Docteure en sciences du mouvement, Sabine Ehrström enseigne la physiologie et la biomécanique à l’Université Grenoble-Alpes. Elle est l’auteure de la thèse « Analyse de la performance en trail courte distance : déterminants physiologiques, spécificité de la sollicitation musculaire et stratégies d’optimisation ».

Sabine est membre de La Bande à D+ depuis le lancement du podcast en 2022.

L’espace CIMALP

Depuis 1964, Cimalp s’est donnée pour mission d’équiper, hiver comme été, tous les passionnés d’aventures et amoureux des grands espaces, à l’image des aficionados du trail. La marque française se distingue par des vêtements et accessoires techniques et durables proposés à des tarifs accessibles. Et pour tous les temps ! Cette chronique mettant en avant le froid, voici une sélection d’indispensables pour la course en sentier dans les conditions fraîches à hivernales à retrouver sur la boutique en ligne sur la boutique en ligne CIMALP :

👉 Maillot technique manches longues VENTURI (Homme et Femme)
Le tee-shirt Venturi débarque en version manches longues ! Léger et respirant, il vous offre un séchage rapide grâce à sa technologie Cimadry Cyclone qui aspire l’humidité depuis l’intérieur du tissu pour la rejeter vers l’extérieur. Elle permet ainsi un transfert jusqu’à 10 fois plus rapide de la transpiration. Votre peau reste sèche même lors d’un effort intense. Régulation thermique optimale et sensation de fraîcheur assurée lors de vos sessions de trail running.

Prix : 39,90 €

👉 Veste thermique BLIZZARD (Homme et Femme)
Stretch et chaude, isolante et respirante, c’est la 2ecouche préférée des coureurs. Cette veste offre une liberté de mouvement totale grâce à son tissu Cimaflex. Idéale pour courir en hiver, elle sait se faire oublier pour votre plus grand confort. Distances+ apprécie particulièrement la veste Blizzard lors des couvertures sur le terrain.

Elle possède des passes-pouces, une poche zippée sur le côté ou encore des prints réfléchissants. Le modèle féminin présente une ouverture dans la capuche qui permet d’y passer une queue de cheval.

Poids : 370 g en taille M (homme)
Prix : 74,90 €

👉 Collant chaud et coupe-vent WINTERTIGHT (Homme et Femme)
À porter par temps froid, avec des températures avoisinant les 0°C et moins, ce pantalon de running coupe-vent vous protégera des intempéries et du froid qu’il pleuve, neige ou vente. Il est doté de la technologie CimAlp 3D-Flex-Power pour une flexibilité maximale et d’un tissu Softshell.

Prix : 99,90 €

👉 Gants HYBRID 2-en-1
Ces gants Cimalp protègent contre le vent et la pluie. Chauds et respirants, ils se transforment en moufle grâce à un rabat pour protéger les pratiquants du vent et de la pluie. À avoir sur soi pour toutes les activités outdoor !

Prix : 34,90 €

👉 Chaussettes RUN MID & RUN HIGH
Conçues en Italie avec un mélange innovant de laine Mérinos et de fibres synthétiques (fil Caprera), les chaussettes RUN MID et RUN HIGH de Cimalp offrent un confort thermique idéal, régulant la température de vos pieds pendant l’effort tout en garantissant une durabilité accrue. La marque a fait le choix du fil TPU Evolution afin d’augmenter la résistance à l’abrasion sur les zones nécessaires tout en gardant un toucher agréable (talon renforcé et coutures plates au niveau de la pointe). Avec une ergonomie adaptée pied droit / pied gauche, ces chaussettes techniques et confortables vous accompagneront lors de toutes vos sorties outdoor.

Prix : Run Mid 14,90 € / Run High 18,90 €

Encadré promotionnel – CIMALP

*Principales références bibliographiques utilisées dans cet article :

– Changes in maximal cardiorespiratory capacity and submaximal strain while exercising in cold, Oksa, 2004

– The pulmonary system during exercise in hypoxia and the cold, Sheel, 2010

– Practicing Sport in Cold Environments: Practical Recommendations to Improve Sport Performance and Reduce Negative Health Outcomes, Gatterer 2021

– Human vulnerability and variability in the cold: Establishing individual risks for cold weather injuries, Haman, 2022

– Elite skiers’ experiences of heat‐ and moisture‐exchanging devices and training and competition in the cold: A qualitative survey, Jong, 2023

– Endurance capacity impairment in cold air ranging from skin cooling to mild hypothermia, Wallace, 2024

Écoutez le podcast La Bande à D+ le talk-show du trail et de l’ultra-trail 👇