connaissances scientifiques et théoriques : les bases pour le prof
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STEP
Connaissancesscientifiquesetthoriques: Lesbasespourleprof.
Table des matires
I. Rappels concernant le dveloppement des ressources nergtiques : _____________________ 2
1. Laproductiondnergie:_________________________________________________________________ 2
2. Lesfiliresnergtiques: ________________________________________________________________ 3
3. Lesnotionsde base:_____________________________________________________________________ 4
3.1.Capacit etPuissance:____________________________________________________________________________ 4
3.2.Le VO2max: _____________________________________________________________________________________ 4
3.3.Lafrquencecardiaque: __________________________________________________________________________ 5
3.4. RelationentreFiliresnergtiques,VO2etFC: ___________________________________________________ 6
4. Intrtde cesnotionsenStep-CP5pourun1ercycle (Niveau 3)______________________________ 6
4.1.Queltype de travailpourquelobjectif? ______________________________________________________________ 6
4.2.Tableaurcapitulatifdespossibilitsdetravail: ______________________________________________________ 8
4.3. Les effets de lentranement dans la filire arobie : _____________________________________________________ 9
II. Autres notions : _____________________________________________________________________ 11
1. Lesressentis :__________________________________________________________________________ 11
2. LchelledesensationRPE: _____________________________________________________________ 11
Cet article a pourobjectif de rappeler quelques notions thoriques; ces informationsfont rfrence
certainesdonnesscientifiquespermettantde nousdonnerdesrepresmaisellessontrecontextualiseravecnos
lves ladrive viterseraitlapplicationnisme scientifique (M.Pradet) consistantappliqueraupiedde
la lettre uneconnaissancescientifiquedans noscoursdEPS.
LactivitSTEPpermetdentreteniret/oudedveloppernosressourcesnergtiques,biomcaniquesetbio-informationnelles.
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I. Rappelsconcernantle dveloppementdesressourcesnergtiques:
Pourdveloppersesressourcesnergtiques,il estncessairedamliorerses fonctions cardio-respiratoirespour que lorganisme puisse produire et utiliser plus efficacement lnergie ncessaire tout exercice
musculaire.
1.Laproductiondnergie:
Laproduction dnergieprovientdunecombustionquialieu dans lemuscle.
Lecorpsabesoin decarburants,issus des alimentsettransforms pourtreutilisables parlemuscle.Selon lintensitet laduredelexercice,cettecombustionpeututiliserdes carburants diffrentsprsentsdans lemusclelui-mmeoutransportsparlesang :
Pourlesexercicesdelonguedureetdefaibleintensit,cestsurtoutun mlangecomposdunepetitequantitdeglucides (sucres)etdunegrandequantitdelipides(graisses)quienconstituelecarburant
essentiel. Lorsque lintensit de lexercice augmente progressivement, les proportions lipides/glucides
sinversent. A loppos, pour les exercices intenses, ce sont essentiellement les glucides et, plus particulirement
lun dentreeuxleglycogne,quien deviennentles carburants presqueexclusifs.
Comme dans toute combustion, ces carburants ne peuvent brler longtemps sans apport consquentdoxygne.Loxygneconstitue,enquelquesorte,lecomburantdetoutecombustion.
CARBURANTS :
Lipides + Glucides(Digestion, muscles, foie,
tissu adipeux)
COMBURANT : Oxygne
(Environnementpoumons, sang, cur,vaisseaux muscles)
DECHETS : CO2 + CHALEURMusclessang
Poumons Peau = sudation
EXERCICE MUSCULAIRE
MUSCLE=COMBUSTION
ENERGIE + CHALEUR
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Loxygne esttransport parle sanget utilisdanslesmuscles.Lorsquelintensitdelexerciceaugmente,lecur (la pompe cardiaque) et la respiration sacclrent pour apporter plus doxygne et produire plusdnergie. On dit que lexercice se fait en arobie. Quand lexercice devient trop intense, voire maximal,lorganisme va rencontrer des difficults pour transporter et utiliser loxygne, lnergie sera produite sansoxygnedurantun tempslimit.
2. Lesfiliresnergtiques:
Lescarburantsissusdelalimentation sonttransformsetstocks sousformedeglucides,delipides,deglycognemaispourtreutilissparlemuscle,ilsdoiventsetransformeren ATP(AdnosineTriphosphate),seulemolculeutilisablepourpermettreaumuscledesecontracter.Lescellulesmusculairesnencontiennentquune toutepetite quantitqui est puise en quelquessecondes. Il est donc ncessaireque lorganismeenresynthtiseaufuretmesuredesesbesoins.
ATP ADP +P + Exercicemusculaire
Ilexistedeuxvoiesdeproduction dnergiequisesuccdent.En labsencedoxygne:cestlavoieanarobieEn prsencedoxygne:cestlavoiearobie,cellequenousallonsstimulerparnotretravailen step.
Touteffortestdfiniparson intensitetsadure.Lesfiliresnergtiquessontlesdiffrentesmodalitsderesynthsedel'ATP.
Rsumdescaractristiquesessentiellesdesdiffrentesfiliresnergtiques Daprs M.Pradet(1989)
AnarobieAlactique Anarobie Lactique Arobie
SubstratsATP
CPGlucides(glucoseset
glycogne)
Glucides
Lipides
Protines(faible %)Dlaidefficacit
maximumNul 20 30secondes 13minutes
Puissance Trsleve++++ Eleve++DpendduVO2max
Tempsdpuisement
puissance maximale
23secondes 25 40secondes 3 15 mn
Capacit Trs Faible+ Faible+Illimite+ + + + +
Tempsdpuisementde
la capacit(rserve)
Entre7et20secondes2minutes Dpenddu%duVO2max
utilis
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3. Lesnotionsde base:
3.1. CapacitetPuissance:
Chaque filirenergtiquepossde:
UnecapacitUnepuissanceUneduredemaintien duprocessusquiestgale:
Rservoir Robinet (Dbit)
(Contenance)
Lacapacit:cest laquantittotale (contenance)dnergiedisponible dansle rservoir
Lapuissance : cestlaquantit maximale dnergie utilisable parunit de temps(dbitdu
robinet)
On peut chercher amliorer sa puissance et/ou amliorer sa capacit ; ce n'est pas le mme typed'entranement. On jouera alors sur les paramtres dintensit, de dure de travail et de temps dercupration.
3.2. LeVO2max:
Laptitude dun individu fournir un exercice intense pendant une dure suprieure deux minutesdpendgrandementdesacapacitprlever,transporteretutiliserloxygnedepuis lairambiantjusquauxfibres musculaires actives.
Le VO2max correspondau volume maximum doxygne quun individu peut consommer enuneminute lorsd'un exercicemusculaireintensedelonguedure(enmillilitrespar minuteparkg). Autrement dit c'est la cylindre du moteur arobie: Au fur et mesure que le sportifroule et acclre, sa consommation doxygne augmente; mais un moment donn, cettederniren'augmente plus, ila doncatteintsa consommation maximaled'O2ou VO2 Max.Au-
deldecettephase,silpeutencoreacclrerpendantquelquesinstantscestgrcesavolontetsacapacitutiliserses ressources anarobies.
LeTlim:Selon lesphysiologistes(Billat1996),on peuttenirun effort100%de sonVo2maxau mieux durant 6 8 minutes (pour nos lves, la fourchette 4 6 minutes semble plusapproprie).Letempsmaximalquunindividupeuttenir uneintensitdonne,en termesde% de VO2max, est appele le Tlim (temps limite). Le Tlim est une donne supplmentaireintressante pour dterminer le volume total dun entranement. (Gerbaux et al. Revue EPSN259-1996).
LaP.M.A.,PuissanceMaximaleArobie,est lapuissancecorrespondantun effort100%duVO2max .
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3.3.Lafrquence cardiaque:
La frquence cardiaque (FC), ou rythme cardiaque, dfinit le nombre de battements du curpar minute (BPM). On parle de pouls, qui correspond la perception du sang ject par lecurdansuneartre. Cestpratiquement leseul indicateurphysiologiquequiestutilisablesurleterrainpourrenseignersurlintensitdelexercice.
La FC de repos (FCR) correspond la frquence cardiaque au repos. Elle doit tre prise lematin, dans son lit en se rveillant, ou avec nos lves, aprs quelques minutes de calme, deprfrenceen position allonge. Lentranementa unimpactsurlafrquencecardiaqueaurepos.Ainsi, pour un adulte sdentaire la frquence cardiaque au repos est denviron 60 80
pulsationsparminute.Pourunsportifentran,cettemmefrquencepeutdescendrejusqu
environ40-50pulsationspar minute.
Lafrquence cardiaquemaximum(FCmax)estlenombremaximumdebattementsparminuteducur,cest--direquelecurnepeutpasbattreplusvitequelaFCmax.Leffortmaximum est
donc100%delaFCmax ,impossibledallerplus haut.
100%de la FCmaxcorresponddoncthoriquement100%VO2max.
Lafrquencecardiaqueaugmentedefaonlinaireenfonctiondelapuissancedelexercice. Maisun % donn dintensit ne correspondpas le mme %de FC max. (ex: Pour une intensit 80%deVO2max,la FCcorrespondanteneserapas80%deFCmax)(cf.tableaupage 5).
Selon Astrand, la FCmax peut tre calcule ainsiavec une
approximation plus ou moins 10pulsations/minute:
Pourlesfemmes : FCmax= 226 ge Pourleshommes: FCmax= 220 ge
Poursimplifier,nousretiendronspournoslvesque FCmax=220ge.
La frquence cardiaquederserve estladiffrenceentrelaFCmaxetlaFCrepos:FCrserve=FCmax-FCrepos
La frquence cardiaquedentranement(FCE)estlafrquencecardiaquecibledurantunexercicemusculaireune intensit dfinie.Ellepeuttrecalculeselon lamthodede Karvonen,quisembleplus individualisepuisquelletientcomptenonseulementdelaFCmaxdelindividumaisaussidesaFCdereposetdesaFCderserve:
FCE=(FC rserve)X (%intensit de travailchoisi)+FCrepos
Exemple: Pourunlve de 20 ans avec FCrepos= 70, FCmax= 200et FCrservede130(200-70)FCE pouruneffortune80%deVO2max =130x80%+70=104+70
FCE=174
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Lafrquence cardiaquede rcuprationentredeuxeffortsnedoittre:nitrophaute(onesttropfatigupourrepartir),nitropbasse(ilfaudraitrefaireunchauffement);onconsidre,demaniregnraleque120pulsations/minutes(soit2pulsations/seconde)estlebon ordredegrandeur.
3.4. RelationentreFiliresnergtiques,VO2etFC:
Filiresnergtiques %moyendeVO2max % moyenFCmax
Capacitarobie 60-70 75-85
Capacitarobie 70-80 85-92
Puissancearobie(seuilanarobie)
80-90 92-96
Puissance maximalearobie 100 100
4. IntrtdecesnotionsenStep-CP5pourun1ercycle(Niveau3)
Ces notions peuvent nous aider pour construire et proposer des squences de travail. Elles nousinforment sur les donnes thoriques mais des ajustements sont ncessaires dans la pratique,puisquil existeparfois des dcalages aveclaralitduterrainetles ressources relles des lves.
4.1.Queltype de travailpourquelobjectif?
Principesde bases: En fonction delobjectifchoisi (Intensit/Sesurpasser,Sedvelopper,seremettreen forme,ou
Sentretenir,saffiner),unefilireetun systme(puissanceoucapacit)doiventtreprioritairementmisenjeu.
Cestlintensit(donne concrtementparle%dintensit detravailoula FCassocie)etla duredeleffortfourniesquivontpermettrelamlioration/lentretiendunecapacitoudunepuissancedansunefilirenergtique.
Dans la pratique scolaire, nous nutilisons pas la notion de % de VO2max, un peucomplexepournoslves;toutefois,le pourcentage de lintensit de travailse rfre bien cette VO2max et non celui de la FCmax. Le tableau ci-dessus nous indique lesdcalages existant entre %VO2max et %FCmax dans les diffrentes zones
dintensit.
En step,quandnousparlonsdintensit de travailavecnoslves,nousutilisonsplutt le
terme de % effortmax pluttquecelui de %de VO2max.
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Objectifchoisi Registredeffort etfilire
Intensit deleffort
Dure totale deleffort cetteintensit
Type de travail
Intensit,sesurpasser au
max
PuissanceMaximaleArobie
100% 12 18 minutesFractionn en
sriesde courtedure
Intensit,sesurpasser PuissanceArobie 85 %-95%
12 24 minutesFractionn en
sries decourtedure
Sedvelopper,se
remettre enforme
Capacit Arobie 70-80% 20 60minutesFractionn en
sries demoyennedure
Sentretenir,saffiner
Endurancefondamentale
60-70% 30 minutes
Fractionn ensriesde longuedureoutravail
en continu
Lobjectif dvelopper sa motricit peut tre galement choisi en step; il peut tre rattach lacapacit ou la puissance arobie selon le niveau de comptence attendue du programme et descapacitsdeslvesquiontchoisicemobile(Cf.Niveau5).Pour lesniveaux3et4, leffortestarobieavecuneintensitdetravailde60-70%effortmax.
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4.2.Tableau rcapitulatifdespossibilitsde travail:
Cetableaudonnequelquesindicationsgnralespourorganiserlecontenudunesanceen fonction delobjectifpoursuivi.
Intensit% effort
max
Objectif desance:
Pour quel
objectifnergtique
enStepCP5?
Dure totalepossiblede
leffort
cetteintensit
Typesdesquences*
Exemples:
Nature etdure delarcupration
Fourchettede FCE /zonesde travail
FCreposEx.pourunlve de 17
ans:
100%Dveloppementde la PMA si %prochedu max
Dveloppement,surpassement desoi
12 18minutes
2x4min,ou,3x3,ou4x3,
ou 6x2ou3x4,ou 2x61x3/1x6/1x3
Active = la durede leffort 50 95 puls
ProchedeFCmax
85 %
Dveloppementde la puissancearobie.
Dveloppement,surpassement desoi 12 24
minutes
Active la durede leffortEntre 2et 6Reprise FC 120puls
50 60puls/min >180
60 80puls/min
>180-185
80 95 puls/min 185
70-80% Entretien etdveloppementde la capacitarobie
Dveloppement,remise enforme 20 60
minutes
2x102x123x8 ou4x6 ou1x6/1x12/1x6
ActiveEntre 2et 5Reprise FC 120puls
50 60puls/min 160175
60 80puls/min 165 180
80 95 puls/min 170 180
60-70% Entretien de lacapacitarobie
Entretien,affinement
30 minutes
3x10 ou2x15ou1x10/1x15/1x10
2x20
Semi-active et dequelquesminutes
(< 3)Reprise FC 120puls
50 60puls/min
141160
60 80puls/min 145 165
80 95 puls/min 155 170
< 60% Rcuprationactive
Rcupration
*Lessquencespeuventtre doublesvoiretriplesdanslalimite de ladure totalepossible de leffortlintensit choisieetselon lesconditionsrellesde tempsdepratique dans
une sance dEPS..
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4.3.Leseffetsdelentranementdanslafilirearobie:Sentraner pourquoi faire ?
Lentranement,exercicemusculairerptselonun protocolequiestfonction deladisciplinepratiqu(Kedra.2008)amnelorganismesadapterpourrpondreaustresscreetfournirles ressourcesncessaires.
Utilit de lentranement 1: De manire gnrale,pourquoidvelopperle systmearobie?
Effets de lentranement sur les fonctions cardiaques :
BaissedelaFCderepos(liaudveloppementdumyocarde,paroisetcavitcardiaque,etlaugmentation duvolumedjection systolique)
Diminution de la FC max pour le mme niveau deffort Augmentation du dbit cardiaque avec meilleure efficacit de la distribution sanguine ( du fin fond
du cerveau aux extrmits des orteils ! )
StabilisationplusfaciledelaFCdun sujetentranpourunemmeintensitdexercicearobie,et unseuilplusbas.
RetourlaFCnormale(FCrepos)plus rapide(rcuprationcardiaque)
Effets de lentranement sur les fonctions respiratoires : Augmentation du dbit respiratoire maximal Meilleur utilisation des muscles respiratoires. Amlioration de la rcupration ventilatoire (Dette dO2 plus faible) Augmentation de la conso max dO2
Effets de lentranement sur les fonctions circulatoires : Amlioration de la circulation sanguine Amliorationde lirrigation des muscles et des tissus lie laugmentation le rseau capillaire
Augmentation de la taille des vaisseaux et de la capacit d'extraction de l'oxygne du sang
Augmentation du retour veineux et amlioration du drainage veineux et lymphatique par une meilleurerabsorption des liquides. Diminution de la tension artrielle : Cooooool !!!!!
Effets de lentranement sur les fonctions musculaires : Augmentation du nombre, du volume des mitochondries, vritables usine oxygne do une
augmentation de lutilisation dO2 Augmentation de lactivit des enzymes oxydatives Augmentation de la rapidit doxydation des glucides Augmentation de la rapidit et de la prcocit de loxydation des graisses Augmentation de la dgradation et de la consommation des lactates, do une augmentation de la
tolrance de leffort entrainant un recul du seuil.
Augmentation des fibres lentes oxydatives.Utilit de lentranement 2 :Pourquoitravaillerentre60 et70%delaVo2max?(pulsentre 140et160)
Amlioration des
fonctions :
Cardiaques
Respiratoires
Circulatoires
Musculaires
Etablir une bonne
condition physique
Prvenir les maladies
cardio-vasculaires
Rduire les risques de
cancer
Lutter contre lobsit
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Travaillercetteintensitfavoriselliminationdesdchets,solliciteladisponibilitmusculaire,activeletransportdoxygne,renforcelessystmesarticulairesetligamentaires.
On utilisegalementcetypedeffortpourrcuprerdeffortsplusintenses(limination deslactates),ousassurer une reprise dentranement. Ce type deffort contribue lentretien de sa forme (tonificationmusculaire,meilleureassimilation deloxygne)etlapertedepoids.
Utilit de lentranement 3 : Pourquoitravaillerentre70et80%dela Vo2max etainsidveloppersacapacitarobie?(puls entre160et180).
Travaillerdanscettezonepermetdamliorerlacapillarisationetdoncletransportdeloxygneainsiquelastabilisation etllimination deslactatespendantleffort.
Cest une zone de dveloppement efficace de lendurance arobie. On amliore la contenance durservoir.
Utilit de lentranement 4 : Pourquoitravailler au-dessusde 85%dela Vo2max ainsidveloppersa
puissancearobie?(pulsau-dessus de180)
Travailler dans cette zone amliore la tolrance lactique, le systme cardio-respiratoire, la
capillarisationmusculaire.Cetypedeffortpermetgalementdercupreretdliminerlesdchetssansentamerlesrservesde
glycogne.Onamlioreledbitdurobinetcequinouspermetdefaireun effortplusintense.
Utilit de lentranement 5 :Quelle utilit deseffortsPMA (puissancemaximale arobie)?
Les efforts puissance maximale arobie sont des efforts proches de FC max. Ils amliorent le dbitcardiaque (lapompesemuscle:amlioration dudbitdurobinet),lutilisation deloxygneintramusculaire.Ces efforts abaissentdonc ledlaidinstallationdeVO2Max.
On amlioreledbitdurobinetpourfaireun effortplusintensepluslongtemps.On travaillegalementlarsistance auxlactates.
Finalement,lentranement va permettre :
De faire un effort plus long pour une mme intensit.
De faire un effort plus intense.
De dvelopper la capacit de rcupration, donc daugmenter la charge dentranement.
De sarer la tte . Cest ici la dtente, lvacuation du ( mauvais ) stress qui se rattache
cette expression.
Amlioration de son tat gnral de forme physique et mentale
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II. Autresnotions:1. Les ressentis:
On peut dfinir le ressenti comme limpression (interne) que l'on a de quelque chose ou dequelqu'un,d'unesensation oud'unsentiment.
Cestunenotion subjectivemaisquinoussembleessentielledanslesactivitsdelaCP5.En effet,celapermet,surleterrain,dajusteretdadapterlutilisationdes connaissances scientifiques etthoriques surlaphysiologie de leffort. Elle valorise galement la notion dauto-rfrencement en autorisant llve adapterlachargedentranementenfonction desesressourcespropres.
On peutaider leslvesidentifierla natureetla valeurduressentien donnantdesexemplesetengraduantcesressentisselon unechelledevaleur:
Nature :
Musculairesetarticulaires Cardio-respiratoires Psychologiques /mentaux -/ +
Tensions
LourdeurDurcissementContracture
Sensation de vide (plusdejus)
Essoufflement
TranspirationChaleurRougeur(peau)
BrluresAcclration rythme
cardiaque
Lassitude
NonchalanceMollessePassivitFatiguePerte de
mmoire /oublis
Motivation
DynamismeBien-treEuphorie
Valeur :Echellede15
1 = Pasdu tout 2= Trspeu 3= Unpeu 4=Assez 5=Beaucoup
2. Lchelle de sensationRPE:
Cette notion proche de celle duressenti invite le sujet se centrer sur lamanire dont il peroitleffort.
Gunnar BORG, Docteur en Psychologie et Professeur mrite des Sciences psychophysiques et de laperception l'UniversitdeStockholm,aralisdestravauxsurdesmesuresd'valuation subjectivedel'effortperu au cours de tches avec forte contrainte physique. Il labore des chelles d'valuation subjective del'effortperuouchelleRPE (RatingsofPerceivedExertion scale).La premire chelle RPE comportait 21 graduations. De fortes corrlations ont t retrouves entre lesvaleurssubjectivesdel'effortperu ou RPEetle cotcardiaque oulaFC:
FC= RPEx10
L'chelle RPEa t construite pouravoirune relation linaire avecla FC et la VO2aucoursd'unexercice de pdalage pourtre tendue parla suite aux exercicesphysiquesde course pied.
L'chelle en 21 graduations de 1961 (RPE 0-20) n'tant pas linaire avec la FC, elle futremplace en 1971 par l'chelle en 15 graduations (RPE 6-20). Le point 6 est le nouveau point de
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dpart de l'chelle carlaFCde reposestime pourbeaucoupd'adultesest autourde 60BPM(60 = 6x10)
Echelle de perception de perception de lexercice de Borg(Borg RPE Scale, Gunnar Borg, 1970, 1985, 1984, 1998)
6 Aucun exercice7
Extrmement lger89 Trs lger1011 Lger1213 Quelque peu difficile(modr)1415 Difficile1617 Trs difficile
1819 Extrmement difficile20 Exercice maximum
Le RPEpeut treutilis en steppourdonnerdesrepresaux lvessurle niveaudepnibilitdu travail ralis. Nous pouvons demander nos lves de travailler dans une zone cible deperception de leffort.
Exemples:
Zone RPE entre 10 et 12: niveau lger: lors des phases dchauffement ou dercupration.
Zone RPEentre 12et14: niveau modr: lors des phases de rcupration active ou detravailde faible intensit (entretiende soi,perte de poids).
Zone RPE entre 14 et 16: niveau modr difficile: lors des phases de travaildentretien de la capacitarobieavecune intensit deffort comprise entre 60 et70%dumax,et en moyenne 140
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Billat,V.Physiologie etmthodologie de l'entranement: de lathorie lapratique.1996Gacon G. Significationetrle de la frquence cardiaque danslentranementarobieCardisportDijon.GarcinM., Quelle estlaprise en compte desdonnesscientifiquesdanslenseignementde laCP5?Commentapprendre llve utiliser laperception de leffortpourorienterson activit physique en vue du dveloppement etde lentretien de
soi? .FSSEP,18 mai 2010GarnierS.les filiresnergtiquesL1STAPSToulouse-UE.6.2 -UE.13.3 Mthodologie dutravailuniversitaire APDP :ActivitsPhysiquesde Dveloppement PersonnelGerbeaux et al.Fondamentauxdune pratique arobie enmilieuscolaire,revue EPSN259-1996Grappe F.Dterminationdesdiffrenteszonesdintensitwww.fredericgrappe.com KedraPh. Mcanismesphysiologiquesdadaptationlexercicemusculaire 2008MaryX., Lacoursededureaucollge-www.ac-reims.fr/datice/eps/...course...mary/fpc_course_duree.pdfMenetrierA.et alLesfiliresnergtiquestraverslesmthodesdentrainementla course pied.SchnitzlerC. Lacoursededureencycleterminal:Lanotiondallureciblecommeaidelaconstructiondescontenus,
StrasbourgVerson T. Lentranement-Physiologie de lexercice-http://[email protected]://www.staps.uhp-nancy.fr/foad_natation/physiomusculaire/basesphysio.pdf
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Rfrencesbibliographiques:
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