Tests de 3 outils de mesure de fréquence cardiaque sur du fractionné

Comparaison de la fréquence cardiaque avec capteur poignet, bras et ceinture
La Polar Vantage 2 (la plus à gauche), la Polar Vantage M2 au milieu pour le capteur Verity Sense et la plus à droite la Polar Grit X Pro pour la ceinture H10

La fréquence cardiaque est une des données les plus difficiles à analyser en course à pied. Parce que si on accélère, la fréquence cardiaque met un temps à se stabiliser, mais aussi parce que la mesure n’est pas toujours précise.

Pour illustrer cette difficulté, j’ai réalisé une séance de fractionné avec 3 capteurs : un capteur optique au poignet de la Polar Vantage 2, un capteur optique au bras avec le Polar Verity Sense et la ceinture cardiaque Polar H10. Quelle est la plus précise des 3 méthodes ? Quels enseignements en tirer ?

La description de la séance test

J’ai réalisé une séance complète afin de montrer comment réagit la fréquence cardiaque à chaque phase.

Les conditions climatiques étaient fraîches : 6 degrés Celsius, avec une légère bruine juste après l’échauffement.

Le footing d’échauffement a duré 16 minutes et 35 secondes, puis a été enchaîné par 2 accélérations de 20 secondes pour terminer l’échauffement. D’habitude, mes footings sont un peu plus lents, autour de 5:00/km, mais j’ai couru un peu plus vite pour me réchauffer 🥶

La séance était composée d’un 2000 mètres, afin de montrer qu’il faut un certain temps pour atteindre une valeur stationnaire de fréquence cardiaque, puis de 3×1000 mètres de plus en plus vite, sur une boucle de 850 mètres sur route tracée sur le campus de Savoie Technolac, et marquée au sol tous les 1000 mètres.

Ce 2000 mètres a été couru en 6:16 soit 3:08/km, ce qui est un peu plus rapide que mon allure semi-marathon. Puis les 3×1000 mètres en 2:59, 2:55 et 2:52.  Ce dernier 1000 mètres à 21 km/h correspond très certainement à ma VMA du moment.

La récupération était toujours de 1 minute et 30 secondes, la première courue en endurance active (4:10/km), la seconde en marchant, et la troisième en endurance fondamentale (4:39/km), afin de montrer l’impact des 3 types de récupération sur la fréquence cardiaque.

Puis une récupération de 6 minutes a été réalisée en trottinant.

Le détail des tours pris avec la Polar Vantage 2 :

TourDistanceTempsAllure
13,86km16:354:18/km
20,02km54s
30,11km21s3:16/km
40,17km56s5:21/km
50,11km19s2:46/km
60,20km01:51
72,04km06:163:04/km
80,36km01:304:10/km
91,02km02:592:55/km
100,21km01:347:29/km
111,01km02:552:52/km
120,32km01:294:39/km
131,02km02:522:47/km
140,97km06:386:50/km

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La présentation des 3 outils de mesure de la fréquence cardiaque

Polar nous a envoyé un capteur Verity Sense au bras, mais nous avons réalisé ce test de manière 100% indépendante. La ceinture Polar H10, je l’ai depuis 2017, car c’était à ma connaissance la plus précise sur le marché. Les 3 montres Polar utilisées pour le test nous ont été prêté par des personnes de notre entourage.

La Polar Vantage 2 a été utilisée avec son capteur optique au poignet, les 2 autres ont été utilisées pour connecter les capteurs externes en Bluetooth et récolter les données de fréquence cardiaque de la ceinture et du capteur au bras. J’aurais pu utiliser ma Garmin Forerunner 935 ou ma Suunto 9 Peak, compatibles pour les capteurs externes Polar, mais avoir 3 montres Polar permettait de faciliter la comparaison avec des fichiers TCX similaires.

La ceinture Polar H10

La ceinture cardio-fréquencemètre Polar H10 est l’une des plus précises sur le marché et la fréquence cardiaque enregistrée a été validée dans plusieurs études scientifiques. Polar, par son rôle de pionnier et son approche scientifique, reste la référence pour les mesures de fréquences cardiaques.

Sur ce test, il manque la fréquence cardiaque sur une trentaine de secondes au début de l’échauffement et une vingtaine de secondes sur la fin de chaque 1000 mètres. La montre affichait parfois une batterie faible pour la ceinture, il y a eu un souci soit dans la transmission à la montre, soit car les électrodes ne recevaient pas correctement le signal. Mais cela n’empêche pas de voir la différence des 3 méthodes car nous avons le signal sur plus de 95% de la séance.

Une ceinture cardiofréquencemètre est composée de 2 électrodes souples afin de mesurer le signal électrique du cœur et d’un émetteur. L’émetteur est souvent alimenté par une pile et compatible avec le Bluetooth, comme ici pour la Polar H10. Idéalement, les 2 électrodes doivent être mouillées avant utilisation.

Le capteur optique au poignet de la Polar Vantage 2

Le capteur optique au poignet est le plus pratique car il ne demande pas d’accessoire supplémentaire. Il se base sur la photoplethysmographie, la mesure de la variation du volume des veines avec de la lumière, émise par des LED et reçue par un détecteur de lumière. Cette variation de volume des veines et artères est marquée au repos et à faible intensité mais est plus petite lors d’un effort intense.

Les algorithmes peuvent donc avoir du mal à détecter ces variations, c’est pourquoi les valeurs du capteur optique sont souvent peu précises sur du fractionné à haute intensité.

Il faut que le bracelet de la montre épouse bien la forme du poignet pour que la lumière du jour ne vienne pas interférer la mesure. Les poils, la transpiration ou surtout les tatouages au niveau du capteur peuvent gêner la mesure.

Le brassard Polar Verity Sense

Le capteur optique au niveau du bras utilise la même technologie qu’au poignet. Néanmoins, autour du bras le capteur est mieux collé à la peau. L’émetteur du Polar Verity Sense est alimenté par une batterie qui se recharge par prise USB et est compatible avec le Bluetooth.

Quel capteur est le plus précis pour la fréquence cardiaque ?

Au niveau de ma séance, on s’attend à avoir une fréquence cardiaque de plus en plus haute, car je réalise mes 3 fois 1000 mètres de plus en plus vite.

Comparaison des 3 mesures de fréquence cardiaque
Comparaison des 3 mesures de fréquence cardiaque

Sur l’échauffement et la récupération, les 3 capteurs donnent des résultats similaires.

Néanmoins, à chaque changement d’allure, les capteurs optiques ont entre 10 et 20 secondes de retard sur la ceinture cardio-fréquencemètre. Pourquoi ? Car si mesurer un signal électrique est assez simple, interpréter des variations de lumière est plus difficile et les algorithmes ont besoin d’un peu plus de temps pour estimer la fréquence cardiaque.

La ceinture donne l’indication la plus précise avec des variations en lien avec la vitesse. Seul inconvénient ici, la perte de données à 4 reprises, sur un total de 1 minute 30 environ.

Le capteur au poignet a ici un comportement assez aléatoire, et ne fonctionne que la moitié du temps sur ce test. Il est impossible d’utiliser les données sur cette séance de fractionné. Sur des intensités faibles, cela fonctionne plutôt bien.

Le capteur au bras est un très bon compromis entre les 2, avec moins d’inconfort qu’une ceinture à la poitrine. Au-dessus de 90% de la fréquence cardiaque maximale, il est néanmoins moins précis que la ceinture cardio-fréquencemètre. Pour des coureurs d’endurance, qui vont peu dans ces zones, cela semble être une très bonne alternative !

Le test a été réalisé par température froide (6 degrés Celsius), ce qui a tendance à contracter un peu plus les veines et donc à avoir des variations de volume des veines plus faibles, et une précision plus faible pour les capteurs optiques.

Comment utiliser la fréquence cardiaque à l’entrainement ?

Même si à partir d’une seule séance, il est difficile de tirer des conclusions, j’ai déjà pu observer ces mêmes comportements sur mes différentes mesures et celles d’autres coureurs. On peut tirer 3 enseignements pour tous les coureurs.

Evolution de la vitesse et de fréquence cardiaque pendant l'entrainement
Evolution de la vitesse et de fréquence cardiaque pendant l’entrainement

La durée avant d’atteindre une valeur stationnaire de fréquence cardiaque

Quand je change de vitesse, la fréquence cardiaque met un certain temps avant de se stabiliser. Quand je suis au repos, je mets environ 2 minutes à atteindre ma fréquence cardiaque stationnaire en endurance fondamentale, ici pour passer de 60 à 140 battements par minute. Ces 2 minutes varient suivant les coureurs, mais ici rien ne sert de regarder sa fréquence cardiaque avant au moins 2 minutes de footing.

Zoom sur la partie fractionné
Zoom sur la partie fractionné

Sur le 2000 mètres, pareil je mets environ 3 minutes pour passer de 100 à 178 battements par minute, ma valeur stationnaire sur ce 2000 mètres. J’ai accéléré sur la fin de ce 2000 mètres, sans forcément m’en rendre compte, il y a eu un virage juste avant et j’ai sûrement trop relancé. Il y a ici 45 secondes de décalage entre le début de cette accélération et ma fréquence cardiaque maximale sur cette portion.

En conclusion, l’impact d’un changement d’allure sur la fréquence cardiaque n’est pas immédiat et met un temps relativement important à se stabiliser, en fonction de la différence de vitesse et de la nouvelle vitesse. Un capteur optique verra ce changement encore 10 à 20 secondes plus tard. Il vaut donc mieux se baser sur ses sensations au début d’un changement de rythme, avant d’éventuellement vérifier après 3 à 4 minutes si on est dans la bonne zone. 

Une récupération active est plus bénéfique qu’une récupération passive

La récupération sur cette séance montre que si l’on marche, la fréquence cardiaque redescend beaucoup, et cela nécessite un temps supplémentaire pour remonter à des fréquences cardiaques élevées, environ 20 secondes supplémentaires pour monter à 180 battements par minute.

Sur une séance de fractionné encore plus courts, comme 10 x 1 minute, si l’on marche sur les récupérations, il est quasiment impossible d’atteindre sa fréquence cardiaque maximale pendant la séance.

Sur ces séances, il vaut mieux parfois aller un peu moins vite sur les portions rapides pour pouvoir trottiner sur la récupération au lieu de marcher. Ou alors si l’on marche, au moins trottiner sur les 30 dernières secondes de la récupération.

Ainsi le temps passé sur des zones de fréquence cardiaque élevées est plus important et est a priori plus bénéfique pour l’entraînement.

Investir dans une capteur externe pour suivre sa fréquence cardiaque

Suivre sa fréquence cardiaque à l’entraînement n’est pas indispensable, tu peux alors suivre les allures préconisées par ton plan d’entrainement.

Mais si tu choisis de suivre la fréquence cardiaque, autant que les valeurs soient correctes, sinon à quoi ça sert ? Est-ce que j’aurais du accélérer au milieu de mon 2000 mètres quand la fréquence cardiaque est descendue – par erreur – à 140 battements par minute ? Certainement pas !

Si tes courbes de fréquence cardiaque et de vitesse sont cohérentes avec le capteur optique au poignet, tu fais partie des rares chanceux, bravo !

Si comme moi, tu as toujours trouvé que le capteur au poignet n’était pas précis dans ton utilisation, mieux vaut s’équiper d’un capteur externe comme une ceinture cardio-fréquencemètre si tu n’es pas gêné avec son usage sur la poitrine (la ceinture Polar H10 est disponible à 89€), ou un capteur optique au bras (le Polar Verity Sense aussi à 89€).

Par température plus chaude, la précision du capteur optique au bras est en principe encore meilleure, il faudra attendre quelques mois avant de retenter l’expérience en plein été 😉

Pour les ceintures cardio-fréquencemètre, j’ai déjà noté les « sauts » obtenus ici à 4 reprises. C’était déjà le cas avec ma ceinture cardio-fréquencemètre Suunto de 2013, il faut bien faire attention à mouiller les electrodes (le premier saut au tout début devait venir de là) et à l’usage la ceinture n’est pas toujours pratique.

Si tu ne vas jamais au-dessus de 90% de ta fréquence cardiaque, le capteur au bras est une très bonne alternative, garde juste en tête qu’il y a un décalage supplémentaire d’une dizaine de secondes lors de changements d’allure.

La fréquence cardiaque maximale atteinte lors de ce test a été de 189 battements par minute avec la ceinture. Mes valeurs de fréquence cardiaque maximale lors d’un test d’effort maximal était de 193 en 2014 (avec ceinture) et 191 en 2021 (avec le Polar Verity Sense). Sur le dernier 1000 mètres, j’étais à une vitesse très proche de ma VMA.

Sur l’application RunMotion Coach, tu retrouves ces équivalences entre vitesse et fréquence cardiaque, en rentrant ta fréquence cardiaque de repos et maximale dans ton profil. Tu sauras maintenant comment optimiser l’utilisation de ton cardiofréquencemètre à l’entrainement 😉

A titre personnel, je vais continuer à m’entrainer aux sensations – car à force je connais bien les allures – et à vérifier de temps en temps l’allure sur la montre. N’étant pas un grand fan de la ceinture, je vais porter régulièrement le capteur optique au bras pour avoir des statistiques sur mes zones d’entrainement, en particulier pour le trail. Et aussi pendant les sorties en trail, je vérifierai la fréquence cardiaque de temps en temps pour voir si je mets la bonne intensité (aussi bien en endurance que pour du fractionné long, comme du seuil anaérobie).

La vidéo du test :

Pour information, les matériels utilisés comme le capteur optique au bras Polar Verity Sense et la ceinture cardiaque Polar H10 sont disponibles sur le site officiel de Polar, avec une réduction de -10% avec le code RUNMOTION.

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Guillaume Adam2h23 au marathon, finisher de l'UTMB et ex-athlète de l'équipe de France. Coach diplômé, Guillaume est ingénieur et auteur des algorithmes qui te fournissent tes séances d'entraînement.

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