La formule de Karvonen donne-t-elle vraiment des zones cardiaques plus précises ?

La formule de Karvonen — caler tes zones d'entraînement sur ta fréquence cardiaque de réserve plutôt que sur un simple pourcentage de FCmax — est présentée comme la méthode la plus juste pour approcher ton intensité d'effort réelle. Sur 630 sujets de l'étude HERITAGE, Gaskill et ses collègues (2004) ont pourtant trouvé l'inverse : le %FC de réserve colle en réalité mieux au %VO2max qu'au %VO2 de réserve, soit exactement l'hypothèse sur laquelle repose la formule de Karvonen.

L'essentiel — La formule de Karvonen calcule ta fréquence cardiaque cible à partir de ta fréquence cardiaque de réserve (FCmax − FC de repos), sur l'hypothèse qu'elle reflète ton %VO2 de réserve plus fidèlement qu'un simple %FCmax ne reflète ton %VO2max — c'est la logique adoptée par l'ACSM (Swain, 2005). Mais sur 630 sujets de l'étude HERITAGE, Gaskill et ses collègues (2004) trouvent l'inverse : le %FC de réserve est plus proche du %VO2max que du %VO2 de réserve, avec un écart de fréquence cardiaque calculée de seulement +0,4 bpm à 50 % d'intensité contre +8,2 bpm en visant le %VO2 de réserve. En réadaptation cardiaque, les patients entraînés selon des zones fondées sur les seuils ventilatoires progressent davantage que ceux suivant des zones de Karvonen (Kurpaska et ses collègues, 2026), et la formule perd de sa fiabilité chez les patients sous bêta-bloquants, qui doivent viser une intensité de Karvonen plus basse — 60 % au lieu de 70 % de la FC de réserve — pour rester dans leur zone d'effort réelle (Díaz-Buschmann et ses collègues, 2013).

Comment fonctionne la formule de Karvonen ?

Le calcul, attribué au physiologiste finlandais Karvonen (1957), part d'une observation simple : deux coureurs avec la même fréquence cardiaque maximale n'ont pas forcément la même condition physique, si leur fréquence cardiaque de repos diffère. La formule intègre cet écart :

FC cible = FC repos + %intensité × (FCmax − FC repos)

Le terme (FCmax − FC repos) est la fréquence cardiaque de réserve (FCR ou HRR en anglais) : l'amplitude totale dont dispose ton cœur entre le repos complet et l'effort maximal. Swain (2005) donne l'exemple canonique : pour une personne avec une FC de repos de 70 bpm et une FCmax de 180 bpm, viser 50 % de la FC de réserve donne 0,5 × (180 − 70) + 70 = 125 bpm.

La différence avec le %FCmax classique (qui applique un pourcentage directement à la FCmax, sans tenir compte du repos) devient concrète pour deux coureurs à la FCmax identique mais à la condition physique différente. Un coureur avec une FC de repos de 45 bpm et un autre à 65 bpm, tous deux avec une FCmax de 185, obtiennent des zones de Karvonen différentes — mais des zones de %FCmax strictement identiques. Karvonen est présenté comme plus personnalisé pour cette raison.

Pourquoi la fréquence cardiaque de réserve est-elle censée être plus précise ?

La justification théorique vient de la physiologie de l'effort, résumée par Swain (2005) : l'American College of Sports Medicine (ACSM) recommande de prescrire l'intensité d'exercice en %VO2 de réserve (%VO2R, l'écart entre la consommation d'oxygène au repos et au maximum) plutôt qu'en %VO2max, avec un seuil d'intensité minimal généralement fixé à 50 % du VO2R pour la plupart des pratiquants, abaissé à 40 % pour les personnes très peu entraînées.

Pourquoi cette nuance compte : à intensité nulle, ton corps ne consomme pas zéro oxygène, il consomme déjà de l'oxygène au repos. Le %VO2max ignore ce plancher ; le %VO2R le retire du calcul, ce qui change la lecture de l'intensité relative surtout chez les personnes peu entraînées, dont la consommation d'oxygène au repos représente une part plus importante de leur VO2max.

Comme mesurer le VO2 en continu nécessite un laboratoire, la fréquence cardiaque de réserve est utilisée comme substitut pratique : on suppose que le %FC de réserve suit d'assez près le %VO2 de réserve pour piloter l'intensité sans analyseur de gaz. C'est précisément cette supposition — pas la formule elle-même — que plusieurs études viennent nuancer.

Cette hypothèse est-elle vérifiée par d'autres chercheurs ?

Pas de façon univoque. Gaskill et ses collègues (2004) ont exploité les données de l'étude HERITAGE Family Study — 630 sujets initialement sédentaires, âgés de 17 à 65 ans, chacun testé par deux épreuves d'effort progressives sur cycloergomètre, avant et après 20 semaines d'entraînement. Ils ont comparé, pour chaque sujet, la relation entre %FC de réserve et %VO2max d'une part, et entre %FC de réserve et %VO2 de réserve d'autre part.

Résultat, à l'opposé de l'hypothèse de départ : la pente et l'ordonnée à l'origine de la relation %FCR–%VO2max étaient plus proches de la droite idéale (pente 1, ordonnée 0) que celles de la relation %FCR–%VO2R. Traduit en fréquence cardiaque calculée, l'écart est net :

Intensité cible	Écart si on suppose %FCR = %VO2max	Écart si on suppose %FCR = %VO2R
50 %	+0,4 ± 2,2 bpm	+8,2 ± 2,6 bpm
85 %	+3,8 ± 3,2 bpm	+6,6 ± 3,4 bpm

Autrement dit, sur cette cohorte, calculer ta zone cible en supposant que ton %FC de réserve correspond à ton %VO2max se rapproche davantage de la réalité mesurée que la logique %VO2 de réserve sur laquelle Karvonen est censé s'appuyer. Les auteurs le disent noir sur blanc : leurs résultats « diffèrent de ceux de Swain et ses collègues, qui avaient étudié de jeunes adultes sur tapis roulant (n = 50) et à vélo (n = 57) » — la contradiction est assumée, pas accidentelle.

Deux réserves s'imposent. D'abord, ce travail n'existe qu'au format résumé de conférence (Medicine & Science in Sports & Exercise) : les auteurs ne publient pas d'article complet avec le détail des analyses stratifiées par sous-groupe, seulement leurs conclusions chiffrées. Ensuite, la population compte : Davenport et ses collègues (2008), chez 106 femmes enceintes en surpoids ou obèses, trouvent au contraire que le %FC de réserve est mieux décrit par le %VO2 de réserve (R² = 0,741) que par le %VO2 de pointe (R² = 0,604) — l'inverse du résultat de Gaskill. La relation entre fréquence cardiaque et consommation d'oxygène ne semble donc pas fixe : elle dépend du profil physiologique étudié, ce qui limite la portée de toute affirmation générale sur « la » précision de Karvonen.

Est-ce que ça change grand-chose sur le terrain ?

Difficile à trancher avec les données disponibles. L'écart trouvé par Gaskill — 4 à 8 bpm selon l'intensité visée — reste faible en valeur absolue, mais aucune des études citées ici ne teste directement si un écart de cet ordre change quoi que ce soit à l'effet d'entraînement obtenu. Ce que montrent en revanche Kurpaska (2026) et Díaz-Buschmann (2013), présentées plus loin, c'est qu'un vrai test de seuils en laboratoire semble faire mieux que n'importe quelle formule fondée sur la fréquence cardiaque — Karvonen inclus.

Une lecture possible de ce débat est que le choix entre méthodes de calcul de zones pèse moins que le choix du niveau d'intensité lui-même. Swain (2005) recense, dans la revue de Swain et Franklin, 18 études d'entraînement représentant 37 groupes ; parmi les 10 études qui contrôlaient le volume total de travail entre groupes, toutes montraient une hausse numériquement plus forte du VO2max pour l'intensité vigoureuse (60-84 % du VO2 de réserve, ou de la FC de réserve) que pour l'intensité modérée (40-59 %) — mais seules 3 de ces 10 atteignaient la significativité statistique, les auteurs attribuant l'absence de significativité des autres à la faiblesse des effectifs. Autre observation utile pour un coureur déjà entraîné : à intensité donnée, les gains de VO2max sont plus faibles chez les sujets déjà en forme — il leur faut grimper en intensité pour continuer à progresser, alors qu'un débutant progresse à des intensités plus modestes.

Les zones de Karvonen sont-elles aussi efficaces qu'un test de seuils en laboratoire ?

C'est la question la plus directement utile, et la réponse disponible penche pour le laboratoire. Kurpaska et ses collègues (2026) ont comparé, chez 128 patients en réadaptation cardiaque ayant suivi 24 séances d'entraînement fractionné avec télésurveillance, deux façons de fixer l'intensité cible : un groupe (n = 89) entraîné dans une plage de 40 à 69 % de la fréquence cardiaque de réserve (la logique Karvonen), un autre (n = 39) entraîné dans une zone définie à partir des seuils ventilatoires mesurés lors d'une épreuve d'effort avec analyse des gaz.

Le groupe entraîné selon les seuils ventilatoires a montré une amélioration plus marquée sur plusieurs indicateurs de capacité aérobie — la consommation d'oxygène de pointe, le pouls d'oxygène de pointe, la pente d'efficacité ventilatoire (OUES) — sans que le résumé disponible ne précise l'ampleur exacte de ces gains en valeur absolue. Un signal cohérent malgré tout : caler l'intensité sur une mesure physiologique individuelle (les seuils ventilatoires, propres à chaque personne) a mieux fonctionné que la caler sur un pourcentage générique de la fréquence cardiaque de réserve.

Deux limites à garder en tête. D'abord, le groupe Karvonen était en moyenne plus âgé que le groupe seuils ventilatoires — un facteur confondant que le résumé ne permet pas d'écarter complètement. Ensuite, cette étude porte sur des patients cardiaques, une population dont la relation fréquence cardiaque-effort peut être altérée par la maladie et les traitements — un point qui rejoint directement la question suivante.

La formule de Karvonen fonctionne-t-elle pour tout le monde ?

Non, et le cas le plus documenté concerne les personnes sous traitement chronotrope négatif — au premier rang desquelles les bêta-bloquants, largement prescrits contre l'hypertension et certaines arythmies. Díaz-Buschmann et ses collègues (2013) ont recruté 212 patients, dont 71 ont ensuite été exclus faute d'avoir atteint un effort maximal au test d'effort (quotient respiratoire > 1,10). Sur les 141 restants (102 sous bêta-bloquants, 39 sans), ils ont comparé différentes méthodes de calcul de fréquence cardiaque cible à la référence des seuils ventilatoires mesurés en laboratoire.

Leur recommandation, chiffrée : viser 70 % de la FC de réserve (ou 85 % de la FCmax) chez les patients non traités par bêta-bloquants, mais seulement 60 % de la FC de réserve (ou 80 % de la FCmax) chez ceux qui le sont. La raison est mécanique — un bêta-bloquant abaisse à la fois la FC de repos et la FCmax, ce qui déforme la relation entre fréquence cardiaque affichée et effort physiologique réel. Une intensité de Karvonen identique ne correspond donc pas au même effort selon que tu es sous ce traitement ou non.

Ce résultat vient d'une population de patients cardiaques, pas de coureurs sains — il ne se transpose pas telle quelle. Mais le mécanisme (un médicament qui modifie la relation FC-effort) concerne directement tout coureur hypertendu traité par bêta-bloquant, une situation loin d'être rare chez les pratiquants de plus de 50 ans.

Comment appliquer ces conclusions à ton entraînement ?

Ce qui suit sont des propositions pratiques cohérentes avec les données ci-dessus — pas des protocoles issus des études citées.

Utilise Karvonen par défaut, sans en attendre une précision absolue. Sans accès à un test de seuils en laboratoire, la formule de Karvonen reste un calcul accessible et raisonnable. L'écart avec d'autres méthodes de référence, documenté par Gaskill (2004), reste de l'ordre de quelques battements par minute — mais aucune étude ne dit à partir de quel écart ta séance en devient réellement moins efficace.

Mesure ta FC de repos avec soin. Puisque toute la valeur ajoutée de Karvonen par rapport au %FCmax vient de la FC de repos, une mesure approximative annule l'avantage de la méthode. Prends-la au réveil, allongé, avant de te lever, sur plusieurs jours pour lisser la variabilité.

Si tu es sous bêta-bloquant ou un autre traitement chronotrope, vise plus bas. Díaz-Buschmann (2013) suggère de viser environ 60 % plutôt que 70 % de la FC de réserve pour rester dans la même zone d'effort réel — une adaptation à discuter avec un professionnel de santé plutôt qu'à appliquer mécaniquement.

Si tu as l'occasion de faire un test de seuils, privilégie-le. Kurpaska (2026) suggère qu'une zone individualisée par un test de terrain ou de laboratoire fait mieux progresser qu'une zone générique de Karvonen. Notre article sur le seuil lactique détaille comment situer tes seuils SV1/SV2 et en déduire tes allures d'entraînement.

Pour calculer tes propres zones selon la méthode de Karvonen, le %FCmax ou le modèle polarisé, utilise notre calculateur de zones de fréquence cardiaque. Si tu veux situer tes seuils plutôt que de passer par une estimation par âge, notre calculateur de VMA en déduit également les allures et zones associées à SV1/SV2. Sur la façon dont ta fréquence cardiaque évolue au cours d'un effort prolongé, notre article sur la dérive cardiaque complète directement ce sujet.

Sources scientifiques

Swain D. P. (2005). Moderate or Vigorous Intensity Exercise: Which Is Better for Improving Aerobic Fitness?. Preventive Cardiology, 8(1), 55–58. https://doi.org/10.1111/j.1520-037x.2005.02791.x
Gaskill S. E., Bouchard C., Rankinen T., Rao D. C., Wilmore J. H., Leon A. S., Skinner J. S. (2004). %Heart Rate Reserve Is Better Related to %VO2max Than to %VO2 reserve. Medicine & Science in Sports & Exercise, 36(Supplement), S3. https://doi.org/10.1097/00005768-200405001-00015
Kurpaska M., Krzesinski P., Aftyka J., Kubiak M., Piotrowicz K. (2026). Which approach to exercise intensity prescription provides better outcomes of cardiac rehabilitation - percentage of heart rate reserve or ventilatory thresholds?. European Journal of Preventive Cardiology, 33(Supplement_2). https://doi.org/10.1093/eurjpc/zwag249.343
Díaz-Buschmann I., Jaureguizar K. V., Calero M. J., Aquino R. S. (2013). Programming exercise intensity in patients on beta-blocker treatment: the importance of choosing an appropriate method. European Journal of Preventive Cardiology, 21(12), 1474–1480. https://doi.org/10.1177/2047487313500214
Davenport M. H., Charlesworth S., Vanderspank D., Sopper M. M., Mottola M. F. (2008). Validation of Exercise Target Heart Rate Zones for Overweight and Obese Pregnant Women. Medicine & Science in Sports & Exercise, 40(5), S64. https://doi.org/10.1249/01.mss.0000321726.06100.66

Questions fréquentes

Qu'est-ce que la formule de Karvonen ?

C'est un calcul de fréquence cardiaque cible fondé sur ta fréquence cardiaque de réserve (FCR), c'est-à-dire l'écart entre ta FCmax et ta FC de repos : FC cible = FC repos + %intensité × (FCmax − FC repos). Contrairement au %FCmax, qui applique un pourcentage directement à ta fréquence maximale, Karvonen intègre ta FC de repos — un indicateur de ta condition physique de base. Deux coureurs avec la même FCmax mais une FC de repos différente (45 contre 65 bpm, par exemple) obtiennent des zones cibles différentes avec Karvonen, identiques avec le %FCmax.

La méthode de Karvonen est-elle vraiment plus précise que le %FCmax ?

C'est la justification théorique de la méthode, mais elle n'est pas confirmée par toute la littérature. L'hypothèse de départ est que le %FC de réserve reflète ton %VO2 de réserve mieux que le %FCmax ne reflète ton %VO2max. Or Gaskill et ses collègues (2004), sur 630 sujets de l'étude HERITAGE, trouvent l'inverse : le %FC de réserve colle en réalité mieux au %VO2max qu'au %VO2 de réserve, avec des écarts de fréquence cardiaque calculée deux à vingt fois plus faibles selon l'intensité visée. Le fondement théorique de Karvonen est donc débattu, pas établi.

La formule de Karvonen fonctionne-t-elle sous bêta-bloquants ?

Moins bien, et de façon prévisible : les bêta-bloquants abaissent directement la fréquence cardiaque maximale et de repos, ce qui déplace la relation entre fréquence cardiaque et effort réel. Díaz-Buschmann et ses collègues (2013), chez 141 patients ayant passé un test d'effort maximal (102 sous bêta-bloquants, 39 sans), montrent qu'il faut viser une intensité de Karvonen plus basse pour rester dans la bonne zone d'effort : 60 % de la FC de réserve sous bêta-bloquants contre 70 % sans traitement. Un coureur sous ce type de médicament (souvent prescrit contre l'hypertension) devrait en tenir compte.

Les zones de Karvonen sont-elles aussi efficaces que des zones basées sur un test d'effort en laboratoire ?

Pas forcément. Kurpaska et ses collègues (2026), chez 128 patients en réadaptation cardiaque, ont comparé un entraînement calé sur les zones de Karvonen (FC de réserve) à un entraînement calé sur les seuils ventilatoires mesurés en laboratoire. Le groupe entraîné selon les seuils ventilatoires a progressé davantage sur plusieurs indicateurs de capacité aérobie. Karvonen reste un calcul accessible sans test de laboratoire, mais un test de seuils, quand il est possible, semble donner de meilleurs résultats.