Pourquoi votre performance en trail dépend beaucoup de votre VO2max ?

On parle souvent de VO₂max en course à pied et en trail, mais ce n’est pas concret pour tout le monde. Dans cette chronique à la fois savante et vulgarisée, la coach Sabine Ehrström permet à toutes et tous de comprendre la VO₂max, pourquoi c’est un facteur de santé et de performance et comment l’entretenir ou la stimuler.

Définition et facteurs limitants

La consommation maximale d’oxygène (𝑉O₂max) est un facteur important de performance dans les sports d’endurance, mais aussi un facteur prédicteur de santé et de longévité.

La VO₂max (consommation maximale d’oxygène) est un débit. Ce terme désigne le volume maximal d’oxygène que l’organisme peut consommer par unité de temps lors d’un exercice intense, lorsque les systèmes cardio-respiratoire et musculaire travaillent à pleine capacité. Elle représente le plafond physiologique de la capacité aérobie d’un athlète, au-delà duquel l’organisme ne peut plus augmenter sa consommation d’O₂ (pour « oxygène ») malgré l’augmentation de l’intensité de l’effort. Les molécules d’O₂ prélevées au niveau pulmonaire sont ensuite transportées par le système cardiovasculaire vers les tissus périphériques et utilisées pour la resynthèse d’ATP par les cellules musculaires. La valeur de VO₂ peut être exprimée en valeur absolue (ml.min-1) ou en valeur relative à la masse du corps (ml.min-1.kg-1), afin de comparer des sportifs de masses (et de masses musculaires) différentes. La VO₂, que l’on mesure à l’étage pulmonaire à l’aide d’un masque, dépend de la capacité des poumons à prélever l’oxygène de l’air pour en saturer le sang artériel, de la capacité du système cardio-vasculaire à l’acheminer vers les muscles sollicités et, in fine, de la capacité des mitochondries musculaires à le prélever et à le consommer pour fournir de l’énergie aux muscles sollicités, car le travail musculaire ne peut être soutenu longtemps sans oxygène.

Les facteurs limitants peuvent se situer à tous les niveaux de cette chaîne et peuvent être influencés par l’âge, le sexe, le niveau d’entraînement, les conditions environnementales (telles que l’altitude ou la température de l’air) et l’état pathologique.

En normoxie (altitude <1000m), le principal facteur limitant la VO2max est la capacité de transport de l’oxygène, c’est-à-dire le produit du débit cardiaque maximal (Qmax) et du coefficient de transport d’O₂ dans le sang (qui dépend de la quantité d’hémoglobine). Par exemple, une augmentation artificielle de 10 % de Qmax par dopage sanguin augmente la VO2max de 7 % environ. On considère donc que cette capacité de transport de l’oxygène contribue de 70 à 75 % à la valeur de VO2max dans ces conditions. Les 25 à 30 % restants sont situés en aval du poumon, et sont répartis à parts égales entre la vascularisation musculaire d’une part (distribution de l’oxygène), et les capacités mitochondriales d’autre part (utilisation de l’oxygène).

En résumé, pour un traileur bien entraîné, la VO₂max est surtout limitée par le “goulot” que constitue le système cardio-vasculaire — c’est la capacité à amener l’O₂ aux muscles, plus que la capacité des muscles à l’utiliser, qui fixe le plafond.

Ci-dessus, la synthèse schématique des facteurs physiologiques susceptibles de limiter la consommation maximale d’oxygène à l’exercice chez l’homme. (Adapté de Bassett and Howley, 2000).

Cependant le trail est une activité qui se pratique parfois en altitude. Plus l’altitude augmente, plus l’hypoxie est marquée, et plus le poumon devient un facteur limitant. En effet, la pression en oxygène diminue dans l’air ambiant et dans les poumons et diminue la fixation de l’oxygène sur l’hémoglobine, ce qui altère donc la capacité de transport de l’oxygène. Le sang artériel repart du poumon moins chargé en oxygène pour aller vers les muscles actifs.

Il est intéressant de noter que chez de nombreux athlètes qui ont un VO2max élevé, le niveau pulmonaire peut constituer un facteur limitant VO2max y compris à basse altitude, c’est ce que l’on appelle « l’hypoxie induite par l’exercice ». Le débit sanguin très élevé induit que le sang passe très vite dans les poumons et n’a pas le temps de se « recharger » complètement en O2, comme c’est le cas chez tout le monde en altitude. La saturation artérielle en oxygène n’est donc pas à 100 % et la vascularisation locale et la densité mitochondriales seront d’autant plus importante pour utiliser au mieux l’oxygène amené par le sang artériel.

Ci-dessous, l’impact de l’altitude sur la valeur de VO2max (en % par rapport au niveau de la mer) dans différentes études entre 1982 et 2007 (Wehrlin and Hallén).

Importance de la VO₂max pour la performance en trail selon les formats

Dans une revue systématique des déterminants physiologiques de la performance en trail effectuée en 2021 par De Waal et son équipe, la VO₂max est le paramètre le plus fréquemment corrélé à la performance en trail — dans environ 71 % des études retenues.

Toutefois, l’importance relative de la VO₂max semble varier selon la distance et le format : dans une étude menée par Sabater Pastor et son équipe sur une course d’ultra-trail de format 100 miles (166 km – 37 h en moyenne), la performance (temps de course) était significativement corrélée avec la VO₂max, mais surtout avec la vitesse associée à VO₂max (velocity at VO₂max), qui expliquait à elle seule 65 % de la variance des performances.

En revanche, pour des trails de format allant de 7 à 65 km, la VO₂max apparaît comme le facteur le plus directement associé à la performance. Sur le graphique ci-dessous (Schorderet, 2025), on observe une corrélation presque parfaite entre la VO₂max et la vitesse verticale, ici en ski alpinisme, mais on observe les mêmes résultats en km vertical.

Ces résultats suggèrent que plus les courses sont longues, plus la capacité à maintenir une vitesse élevée (efficacité biomécanique + endurance + économie de course), et non uniquement à produire une grande quantité d’énergie grâce à un VO₂max élevé, devient déterminante.

Ainsi, la VO₂max est un paramètre de performance incontournable à développer pour des traileurs, avec une importance pondérée par le format de la course (distance, profil, dénivelé, etc.). Plus les distances s’allongent, plus le nombre de facteurs entrant en jeu augmente (résistance musculaire, économie de course, pacing, hydratation et nutrition, facteurs motivationnels …). Par conséquent, l’entraînement des traileurs doit inclure des séances spécifiques en pente (montée, descente, relance, alternance) pour préparer le corps non seulement à développer la VO₂max, mais aussi à optimiser l’utilisation de cette VO₂ en contexte réel de course (terrain, dénivelé, technicité).

Améliorer la VO₂max grâce à l’entraînement

Il est bien établi que l’entraînement en endurance augmente la VO₂max, principalement via l’augmentation du débit cardiaque maximal (capacité du cœur à pomper plus de sang), mais aussi en améliorant l’utilisation de l’oxygène au niveau musculaire par une augmentation de la densité capillaire, du nombre de mitochondrie et de leur richesse en enzymes oxydatives. L’augmentation du débit cardiaque maximal est le résultat d’une augmentation du volume de sang éjecté à chaque battement cardiaque (volume d’éjection systolique) et non d’une augmentation de la fréquence cardiaque maximale. Cette augmentation du volume d’éjection systolique conduit à une diminution de la FC de repos et de la FC à intensité sous-maximale (et parfois même maximale, le remplissage du cœur prenant un peu plus de temps).

Une revue de littérature récente regroupant 7 études portant sur des coureurs amateurs (Barbosa et al.) a montré qu’une augmentation modérée à forte du volume d’entraînement aérobie sur plusieurs semaines permet d’améliorer la VO₂max et la performance sur des épreuves de type “contre la montre”.

Il est intéressant de noter que les séances d’intensité en côte permettent, à perception d’effort, fréquence cardiaque et réponse lactique comparable, de cumuler plus de temps à des valeurs de VO2 élevées, ce qui en fait une méthode de choix pour améliorer la VO₂max en plus de la puissance musculaire.

Ainsi, un mélange d’endurance (volume) et d’intensité (intervalles, côtes) paraît pertinent pour un traileur souhaitant améliorer sa VO₂max et sa capacité à l’exploiter en compétition.

Effet de l’âge

Avec le vieillissement, la VO₂max tend à diminuer, du fait d’une réduction de la capacité cardiaque, d’une baisse du volume sanguin, de modifications musculaires, etc. Cette décroissance de la VO₂max avec l’âge affecte le potentiel de performance en endurance. De plus, l’âge peut influencer la récupération, la fatigabilité, la capacité de maintenir un pourcentage élevé de VO₂max sur la durée — aspects particulièrement cruciaux pour les trails longs.

Différences femmes–hommes

Les valeurs moyennes de VO₂max en valeur absolue (litres/min) sont plus élevées chez les hommes que chez les femmes. Cependant, lorsque la VO₂max est normalisée à la masse corporelle ou à la masse maigre, l’écart se réduit — ce qui montre que la différence est en partie liée à la composition corporelle. En effet, ce sont principalement les muscles qui consomment l’oxygène et non la graisse corporelle, ce qui explique que la VO2max relative au poids soit plus élevée pour une personne avec plus de masse musculaire et moins de masse grasse.

En moyenne, les hommes ont un cœur plus volumineux, ce qui permet d’augmenter le volume d’éjection systolique, et donc le débit cardiaque qui est le produit de volume d’éjection systolique et de la fréquence cardiaque. Ce débit cardiaque supérieur permet de fournir plus rapidement l’oxygène aux muscles actifs. De plus, le taux d’hémoglobine est en moyenne plus élevé chez les hommes (~10-15 % de plus), ce qui signifie que le sang est plus chargé en oxygène. La capacité pulmonaire est elle aussi en moyenne plus grande chez les hommes, qui ont une cage thoracique plus volumineuse, la ventilation minute peut donc être supérieure et l’oxygénation du sang plus efficace. Enfin, la testostérone stimule la prise de masse musculaire et la production d’érythropoïétine (EPO), ce qui augmente la production de globules rouges.

Ces différences de capacité maximale aérobie expliquent en partie la différence de performance entre femmes et hommes lors d’épreuves d’endurance. En contrepartie, selon la revue Sex Differences in Endurance Running (2022), les femmes présentent des atouts pour l’ultra-endurance : une plus grande proportion de fibres de type I, qui sont les fibres musculaires les plus résistantes à la fatigue, une meilleure capacité à utiliser les lipides comme carburant, une économie de course comparable voire meilleure, une stratégie de « pacing » en course plus régulière, et une meilleure tolérance à la fatigue. Lorsque l’effort se prolonge, les avantages des femmes cités ci-dessus compensent en partie les différences de capacité maximale aérobie et expliquent que certaines femmes excellent sur les épreuves d’ultra distance.

Conclusion

La VO₂max représente un fondamental physiologique pour tout traileur — c’est le plafond aérobie qui conditionne le potentiel de performance. Toutefois, dans la pratique du trail, et plus encore en ultra-trail ou en montagne, la VO₂max ne suffit pas à garantir la réussite : c’est la combinaison de ce plafond avec l’économie de course, la capacité à maintenir l’effort sur la durée, l’adaptation au terrain et la stratégie qui feront la différence. L’entraînement doit donc être polyvalent, intelligent et adapté au contexte de compétition. Enfin, les différences entre sexe, âge, altitude ou dénivelé imposent une individualisation de l’approche.

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 du team 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.

Bibliographie

Bassett, D.R. Jr., & Howley, E.T. (2000). Limiting factors for maximum oxygen uptake and determinants of endurance performance.
Di Prampero, P.E. (2003). Factors limiting maximal performance in humans.
Ehrström (2017). Short Trail Running Race: Beyond the Classic Model for Endurance Running Performance.
Burr (2020). Physiological Determinants of Ultramarathon Trail Running Performance.
De Waal (2021). Physiological Indicators of Trail Running Performance: A Systematic Review.
Hebisz (2021). Real Assessment of Maximum Oxygen Uptake as a Verification After an Incremental Test Versus Without a Test.
Besson (2022). Sex Differences in Endurance Running.
Martinez Navarro (2022). Ultra Trail Performance is Differently Predicted by Endurance Variables in Men and Women.
Held et al. (2023). Increased oxygen uptake in well-trained runners during uphill high intensity running intervals: A randomized crossover testing.
Sabater-Pastor (2023). VO₂max and Velocity at VO₂max Play a Role in Ultradistance Trail-Running Performance.
Heinonen (2025). Cardiac output limits maximal oxygen consumption, but what limits maximal cardiac output?
Schorderet et al. (2025). Sex differences in elite ski mountaineering aerobic performance.