Est-ce que les capteurs cardio optique peuvent remplacer les ceintures ?

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TomTom a été précurseur dans le domaine. Depuis, les capteurs cardio optique se sont généralisés sur toutes les montres cardio GPS. D’ailleurs, plus aucune montre connectée ne sort en 2021 sans capteur cardio optique.

Initialement, on espérait tous que ce nouveau capteur allait permettre de se passer de ceinture cardio. C’est vrai, une ceinture thoracique, ce n’est pas super confortable. Perso je n’ai pas trop de problème à la supporter (je ne suis pas visctime d’allergie) mais j’avoue que ça ne me déplairait pas de m’en passer (sans compter que ça m’éviterait d’avoir à changer la pile régulièrement).

Or, avec la multiplication des algorithmes physiologiques, il est essentiel de relever une fréquence cardiaque fiable afin que les résultats des algorithmes d’analyse soient fiables à leur tour.

Mais est-ce que les capteurs cardio optique fonctionnent vraiment assez bien pour remplacer les ceintures cardio ?

Comment fonctionne un capteur cardio optique ?

D’une manière générale (on parlera plus tard des différences entre les marques), un capteur cardio optique est composé de 2 éléments : une source de lumière et un capteur de lumière.

La source de lumière (une ou plusieurs diodes) émet de la lumière, qui va pénétrer les couches superficielles de la peau. Une partie de cette lumière sera réfléchie. Le capteur va mesurer cette lumière réfléchie.

Il se trouve que les variations de pression dues au flux sanguin (aussi légères soient-elles), modifient cette lumière qui retourne au détecteur. Du coup, en analysant ces petites variations de lumière, votre montre est capable d’en déduire votre fréquence cardiaque.

A l’origine, les diodes étaient vertes sur tous les capteurs cardio optique. Mais maintenant, on en trouve aussi des jaune/orange. L’objectif est d’utiliser différentes longueurs d’onde de lumière car elles réagissent chacune différemment à la couleur et aux différentes couches de la peau.

Est-ce que plus il y a de diodes vertes et plus un capteur est fiable ? Ma réponse est : non. C’est vrai que dans les premières années, les capteurs étaient équipés de 1, voire 2 LED. Puis les fabricants sont montés à 3, 4, 6 et même 9 pour le capteur Precision Prime de Polar !

C’était de la surenchère. Et puis depuis 2 ans, les fabricants font un peu machine arrière : Garmin et Coros sont revenus à des capteurs avec simplement 2 LED. Et ils ne fonctionnent pas moins bien que les autres. Pour moi, en 2021, c’est Garmin qui a le meilleur capteur cardio optique.

Attention à ne pas confondre : la diode rouge qui est intégrée à certains capteurs cardio otpiques ne sert pas à mesurer la FC mais le SpO2 (la saturation sanguine en oxygène). C’est en fait comme si on avait fusionné 2 capteurs en 1 : 1 capteur cardio et 1 oxymètre de pouls.

Différence entre capteur optique et ceinture pectorale

La technologie est complètement différente.

Une ceinture cardio thoracique mesure l’activité électrique du cœur grâce à 2 électrodes (ou 4 sur certaines ceintures). C’est quasiment un électrocardiogramme simplifié. La technologie est donc bien connue et la mesure est fiable et instantanée.

Un capteur optique utilise la lumière pour mesurer les variations de pression du sang dans les capillaires de la peau. Sauf que ce n’est pas aussi précis de mesurer le flux sanguin au bout du bras par rapport à une mesure directement à la sortie du coeur. Il y a (et il y aura toujours) un petit délai entre le battement du coeur et l’affux de sang au niveau du poignet.

Comment améliorer la précision d’un capteur cardio optique ?

Plus on se rapproche des extrémités et moins les variations de pression dans les vaisseaux sanguins sont importantes. Ajoutez à cela que les contractions musculaires compriment les vaisseaux sanguins, que le froid réduit la quantité de sang en surface de la peau, que la sueur s’installe entre la peau et le capteur et vous vous rendez compte que la mission du capteur optique devient très difficile.

L’ennemi du capteur optique, c’est la lumière extérieure. Si le bracelet n’est pas assez serré, la lumière extérieure va venir polluer le capteur optique et la mesure ne sera pas correcte. C’est pour ça que certaines montres ont une bosse sur l’arrière du boitier, pour bien appuyer le capteur sur la peau. C’est aussi pour ça que j’ai trouvé lors de mes tests que les petites montres donnent de meilleurs résultats que les grosses, même si elles utilisent le même capteur. Les grosses montres ont plus tendance à balloter avec les mouvements de bras, ce qui fait bouger le capteur sur la peau.

Les tatouages posent aussi un problème, puisque l’encre noire absorbe la lumière des diodes.

Les poils aussi, car ils bloquent une partie de la lumière émise par les diodes. Certains lecteurs m’ont d’ailleurs dit qu’ils observaient une amélioration de fiabilité depuis qu’ils rasaient la zone sous leur montre GPS.

L’autre point d’attention, c’est de bien veiller à ne pas placer la montre sur le poignet. Cette zone osseuse n’est pas favorable. Il vaut mieux la placer 2cm au-dessus de l’os saillant du poignet.

Est-ce qu’un capteur cardio optique est fiable ?

Il y a 2 volets qui contribuent à la précision d’un capteur cardio optique dans une montre GPS :

• harware : les composants électroniques qui forment le capteur
• software : les algoritmes qui vont analyser les retours de lumière pour en déduire une valeur de fréquence cardiaque

J’ai testé plusieurs dizaines de montres cardio sans ceinture. Je réalise toujours des tests comparatifs avec une ceinture cardio thoracique (couplée à une montre qui me sert de référence) pour évaluser la fiabilité du capteur cardio otpique d’une montre GPS. Comparer des statistiques comme la FC moyenne ou la FC max d’une séance n’est pas suffisant.

J’ai donc pu me faire une bonne idée des performances des capteurs cardio optiques. Pour une mesure de la fréquence cardiaque au repos, les capteurs cardio optiques fonctionnent très bien. Mais la fiabilité se dégrade dès lors qu’on pratique du sport, notamment à haute intensité.

Mais on peut tout à fait obtenir de bons résultats. Voici quelques exemples tirés de mes tests :

On voit que les courbes se superposent quasi-parfaitement. Les capteurs optiques enregistrent les mêmes variations que la ceinture..

Mais je ne vais pas vous mentir, il y a d’autres cas où ça fonctionne moins bien :

Dans ces cas, les données de fréquence cardiaque sont fausses. Mais ce n’est pas tout : le temps passé dans chaque zone cardio est faux, le training effect est faux, la charge d’entrainement est fausse, etc… Donc ça a un impact qui va bien au-delà de la simple erreur sur une séance de sport. L’erreur se répercute sur les résultats de plein d’algorithmes physiologiques, jusqu’à l’estimation du VO2max.

Quant à la mesure de la fréquence cardiaque dans l’eau, en natation, elle est plus qu’approximative…

Alors, bientôt la disparition des ceintures cardio ?

La technologie évolue. Les marques font des choix différents, entre le développement en interne ou l’intégration avec des sous-traitants spécialisés, comme Valencell ou LifeQ.

Bon, ce qu’il faut bien comprendre, c’est qu’un capteur optique ne remplace pas forcément une ceinture. Disons que c’est plus un capteur complémentaire. Je m’insurge contre ceux qui disent que c’est de la merde. Ca dépend de ce que vous voulez faire.

Sur de l’endurance fondamentale, vous pouvez y aller sans ceinture. En utilisation quotidienne (hors de vos séances de sport), ça permet de mesurer tout un tas de métriques liées au cardio (FC au repos) ou à la variabilité de fréquence cardiaque (récupération). Donc c’est bien un plus, il ne faut pas dire que ça ne sert à rien et que les fabricants nous forcent à payer un truc qu’on ne veut pas.

Mais si vous êtes un sportif aguerri, que vous recherchez la performance, que vous pratiquez des séances à haute intensité comme du fractionné et au seuil, alors la ceinture restera un accessoire indispensable pour vos entrainements. Vous y gagnerez en fiabilité sur la FC et donc en précision sur les résultats des algorithmes physiologiques.

Lisez cet article pour bien choisir votre ceinture cardio.

Et les brassards cardio optique ?

Un brassard cardio optique, c’est ni plus ni moins qu’un capteur cardio optique (parfois le même que sur certaines montres cardio sans ceinture) placé sur un brassard élastique. On le place ensuite sur l’avant-bras, le biceps ou même la tempe (en natation).

Et ça change tout :

• Le brassard élastique plaque mieux le capteur sur la peau que le bracelet d’une montre GPS
• La zone est plus favorable : plus de musle, moins d’os, plus d’afflux sanguin

Au final, la précision est super et même presque équivalente à celle d’une ceinture cardio.

Le seul bémol, c’est qu’il faut le recharger plus souvent…

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