La forza nel ciclismo, tra bici e palestra (parte I)

Il nostro corpo ha sostanzialmente tre vie che concorrono alla produzione di energia, e una di esse utilizza l’ossigeno come carburante (sistema aerobico). Gli altri due sistemi (anaerobici) producono energia senza richiedere O2, fornendo un quantitativo valido per brevi periodi (fino ai 45”) ed intervendo per richieste impegnative, quali il sollevamento dei pesi o di esecuzione di sprint all-out. Eventi brevissimi ed intensi, senza ripetizione temporale, sono in genere classificati come sport di forza, non certo di endurance; in quest’ultimo caso invece, il sistema aerobico fornisce invece energia duratura per le attività a lungo termine, come camminare, correre, nuotare sulle lunghe distanze e (nel nostro caso) pedalare. Sport di resistenza, insomma.

I fisiologi dell’esercizio credono che fattori diversi controllino le prestazioni a seconda del sistema energetico che si sta utilizzando; i fattori limitanti l’esercizio anaerobico sono diversi dai fattori che governano l’esercizio aerobico, ergo i limiti che incontrerà un sollevatore di pesi saranno diversi da quelli che impattano su un ciclista in una grande corsa a tappe. In altri termini, le determinanti degli sport di “forza” e di quelli di endurance saranno differenti. La “forza” in senso stretto è “la capacità del sistema neuromuscolare di sviluppare tensioni per superare resistenze” (cit Kusnezov, vedasi precedente articolo in materia), frutto delle contrazioni massimali dei muscoli a carico delle fibre veloci, e quindi col presupposto fisiologico di un maggior trofismo (ossia, muscolatura più voluminosa) rispetto a un atleta di endurance, come si vede dalle masse muscolari dei maratoneti. il muscolo avrà una dimensione maggiore per via della diversa composizione delle fibre; quelle bianche aumentano maggiormente di volume e più rapidamente rispetto alle fibre rosse.

Va chiarito che avere livelli di forza massimale (cioè forza!) non genera automaticamente livelli di “potenza” elevati, e tantomeno endurance maggiore. L’equazione “forza = potenza” porta al falso presupposto secondo cui la forza assoluta in un ciclista di endurance sia determinante per erogare potenza (w) durante una gara di ciclismo (sport aerobico!), e che un training di derivazione pesistica possa perciò aumentare indirettamente i wattaggi in ambito anaerobico od aerobico (FTP); non è così, non esiste studio che dimostri un transfert del genere tra i due ambiti, e specialità della pista come lo sprint e il Km da fermo sono un mondo a parte (foto sotto, il pluri-medagliato Hoy), come si può notare anche dal fisico di coloro che primeggiano in tali ambiti.

Esistono anche ricerche che mettono in dubbio la coesistenza di un allenamento in palestra con lo sport di endurance; è ragionevole supporre (Med Sci Sports Exercise 38 no11 N 2006) che l’attivazione di AMPK e inibizione della eEF2 nell’esercizio di resistenza e/o in sessioni di allenamento troppo frequenti (!) possa interferire con le stesse risposte indotte dal training, ossia sulla sintesi proteica, dato che l’attivazione/inibizione di queste proteine-segnale (indipendentemente o collettivamente) può alterare l’induzione della risposta anabolica, con tutte le conseguenze del caso. Numerose ricerche sono state svolte in tal senso; la tendenza comune è che ci sia interferenza nello sviluppo della forza utilizzando regimi di allenamento combinati, rispetto alla l’allenamento della forza in modalità singola. Ulteriori ricerche sono comunque necessarie prima di esporsi in maniera univoca e definitiva sull’argomento; se da una parte è stato documentato che i miglioramenti nella forza possano essere compromessi dalla combinazione forza+ allenamento specifico (Hickson, 1980. Kraemer et al, 1995), la letteratura disponibile suggerisce dall’altro lato che i miglioramenti nell’endurance siano compromessi da un training diverso da quello specifico per la propria disciplina (Dolezal & Potteiger, 1998; Gravelle & Blessing, 2000; Kraemer et al, 1995;. Nelson et al, 1990).

Sia la potenza (w) che la forza (kg) sono fortemente influenzate dalle modalità con cui i muscoli delle gambe vengono attivati dal sistema nervoso (con adattamenti neuromuscolari altamente specifici e relativi alla modalità di esercizio), ma la funzione potenza è determinata anche da come la forza possa rapidamente diminuire con l’aumentare della velocità di accorciamento delle fibre (miosina, ATP), oltre che dalla correlazione tra forza espressa e velocità di esecuzione del movimento.

In realtà, come dimostrano diversi studi scientifici, la forza massima e la potenza espressa non sono necessariamente correlate fra loro (vedasi ad esempio J Sports Med Phys Fitness, 1998 Sep; 38(3) 201-7); il training volto ad aumentare la forza non aumenta la potenza ciclistica necessaria per una gara in bicicletta, se non nella misura in cui va a sviluppare un effetto ipertrofico sui muscoli, e benchè la potenza includa oltre alla velocità la forza sprigionata, essa non limita il ciclista, che esprime un numero di Newton sui pedali mediamente basso durante qualsiasi gara. Un sollevatore di pesi potrebbe, e nella pratica può, montare sul sellino di una bici e generare wattaggi sul brevissimo periodo (capacità neuromuscolare) pari a quelli di un discreto pistard o di uno velocista world-class (che rimane un ottimo atleta di endurance, anche se ha uno spunto finale superiore a fine tappa!), e questo senza che il body builder possegga alcuna base allenante. Gli sarà possibile primeggiare in una qualsiasi prova “secca”, almeno fino a quando (una manciata di secondi!) terminerà le proprie riserve di ATP adesintrifosforico. Queste capacità muscolari non gli consentirebbero certo di vincere alcuna corsa ciclistica, poiché per poter sprintare al termine di una tappa di 150-200 km occorre prima una grande capacità di apportare O2 ai muscoli, ottime doti di guida, un serbatoio lipidico notevole e, quando la velocità è alta e lo sprint lanciato, la miglior correlazione di potenza e cx (resistenza al vento, vedasi sotto Cav e rivali). La determinante della potenza sarà comunque la potenza di picco (w), una migliore resistenza allo sforzo (in base alla lunghezza dello sprint), o una maggiore capacità contrattile a certe velocità (potenze elevate nonostante le alte rpm generate, che invece tendono a scemare al crescere della velocità di accorciamento muscolare).

Effettuare sessioni di allenamento con i pesi per aumentare la forza, e quindi trasformarla in potenza (!?!), coinvolgendo gruppi muscolari specificamente impegnati durante la pedalata, dovrebbe teoricamente (si badi bene) generare una risposta ipertrofica e un successivo adattamento neuronale dalle macchine al movimento pedalato. Si cerca in tal modo un aumento indiretto della potenza, in virtù di un aumento della forza reclutata in sala pesi. In realtà però questo meccanismo non è fisiologicamente dimostrabile: vi sono molti studi condotti sul “trasferimento” di livelli di forza allenati in modo specifico con altre discipline (Luecke, et al., 1998, Harris et al., 2000, Fagan e Doyle-Baker, 2000, Rich e Cafarelli, 2000), e tali ricerche hanno escluso la possibilità di un guadagno nella “forza” attraverso un esercizio differente rispetto alla propria disciplina, anche quando simile negli esercizi svolti all’attività alternativa usata.

Non esiste alcuna ricerca che in letteratura scientifica provi il c.d. transfert dai pesi alla strada: la forza è la massima capacità di generare contrazioni muscolari, che si verificano a velocità zero (escludendo contrazioni in allungamento), e per un muscolo singolo la potenza massima si genera a circa un terzo della velocità di accorciamento massimale, e lo stesso avviene quando si pedala in bici. L’allenamento della forza in genere induce un aumento della sintesi di proteine ​​miofibrillari, che a sua volta si traduce in una maggiore ipertrofia muscolare, in particolare in fibre di tipo II (Hather et al, 199; MacDougall et al, 1984; Staron et al, 1994; Staron et al, 1991; Tesch, 1987). Vi è inoltre un’alterazione del rapporto tra fibre di tipo II (la percentuale di fibre tipo IIa aumenta col decrescere di quelle tipo IIb) (Adams et al, 1993; Fleck & Kraemer, 1988; Kraemer, Fleck, & Evans, 1996; Staron et al, 1994; Staron et al, 1991). Oltre alle modificazioni nel volume delle fibre muscolari e nel rapporto, vi è anche una riduzione del volume e densità mitocondriale (Fleck & Kraemer, 1988; MacDougall et al, 1979; Tesch, 1987) ed alterazioni dell’attività di enzimi associati alla produzione di energia aerobica (Fleck & Kraemer, 1988; Tesch, 1987).
Insomma, l’allenamento della forza produce cambiamenti all’interno del muscolo, ed essendo quest’ultimo sottoposto ad uno stimolo ipertrofico ci sarà una relativa diminuzione del volume dei mitocondri (ossia, gli organelli microcellulari produttori di energia) all’interno del muscoli (ove l’allenamento aerobico tende a provocare appunto l’effetto opposto: Hickson, 1980; Holloszy & Coyle, 1984; Sale et al., 1990a).
Dunque (Coggan) la forza non è limitante, poiché la velocità di accorciamento è di gran lunga maggiore di zero, ed inoltre un ciclista pro world-class non dispone di capacità assolute nella generazione della forza, quanto di wattaggi sub-massimali ripetibili a lungo con un costo energetico favorevole; sprintare dopo 290 km non equivale a farlo da “freschi”, così come tutti dispongono della forza (medio-bassa, in kg sul pedale) necessaria a sviluppare 430w, ma solo una manciata di esseri umani riesce a prolungare lo sforzo per 53′ di Mont Ventoux durante un Tour.

Con il lavoro in palestra il ciclista allenato può soltanto effettuare un buon lavoro di core-stability e migliorare appunto la stabilità ed il controllo in fase di accelerazione sui pedali, in modo che i wattaggi generati dagli arti inferiori siano incanalati nella direzione corretta, oppure svolgere un lavoro generale di condizionamento invernale. Il successo di un atleta nello sprint individuale (in velodromo come nei 100m su pista) deriverà comunque da una genetica favorevole, grazie a cui si sarà ereditata un’alta percentuale di fibre a contrazione veloce (bianche), base per la prestazione di velocità pura.

Non importa quanto tempo si sollevino i pesi: se la forza è una funzione delle contrazioni a livello neuronale, sarà sempre necessario effettuare serie di massimali per indurre uno stato ipertrofico, mentre invece le determinanti fisiologiche di uno sport di endurance saranno relative alla potenza lipidica, al VO2max, alla FTP, all’efficienza del movimento, al supporto nutrizionale di complemento. Dato che le forze necessarie per pedalare alla propria FTP (potenza di soglia funzionale) o a livelli VO2max sono ben al di sotto di quelle necessarie a generare contrazioni massimali, la forza non può essere considerata un limite per il ciclista (che dispone dei kg necessari per fare wattaggi da pro), quando invece il limite è la capacità di generare wattaggi sub-massimali per periodi medio-lunghi capitalizzando l’apporto di O2. Per quest’ultimo scopo esistono esercizi più efficaci nel migliorare le capacità mitocondriali di un soggetto allenato (la vera determinante!), migliorabili agendo specificamente sulla propria bicicletta con l’ausilio di un powermeter e di un coach scientificamente preparato.

Questo concetto è dimostrato anche dalle differenze muscolari relative ai ciclisti e ai sollevatori di peso (ricerca pubblicata nel 2004); i sollevatori hanno mostrato valori di potenza nel sollevamento (derivata da prove di mezzo squat con carichi compresi tra il 15 e il 90% del massimale) del 45-55% (!) superiori rispetto ai ciclisti su strada e al gruppo di controllo (studenti universitari senza particolari ambizioni sportive), mentre le differenze di forza massimale e massa muscolare sono risultati superiori nei BB del 15% e 20%, rispettivamente (immagine sopra). Queste differenze sono state mantenute anche normalizzando la potenza media, in rapporto alla massa corporea o relativamente alla sezione trasversale del muscolo. I ciclisti su strada (7 dei quali passati pro dopo lo studio) hanno registrato però un +44% nella capacità di sostenere carichi di lavoro elevati, mentre la concentrazione di lattato nel sangue è stata in loro inferiore del 50-55% aumentando il carico di lavoro submassimale, sempre rispetto ai sollevatori di pesi (anch’essi ai vertici della categoria). Nei pedalatori, i carichi di lavoro associati a concentrazioni di lattato nel sangue comprese tra le 2 e le 4 mmol (OBLA4, foto sotto) erano del 50-60% più elevati, e tali concentrazioni si sono verificate a una percentuale più alta di massimo carico di lavoro sempre rispetto ai pesisti (che invece hanno mostrato concentrazioni di testosterone più elevate). Nei test di endurance, dunque, sia la concentrazione di lattato nel sangue che la frequenza cardiaca dei sollevatori sono aumentati più rapidamente con l’aumentare del carico di lavoro (espressa in relazione alla massa corporea), rispetto ai ciclisti. I carichi di lavoro dei pesisti (espressi in watt al cicloergometro, tramite test incrementale) che hanno generato concentrazioni di lattato nel sangue di 2 e 4 mmol, in relazione alla massa corporea, sono stati del 18% e del 15% inferiore rispetto ai gruppi di controllo.

La ricerca ha messo in evidenza le nette differenze in termini muscolari ed energetici tra sollevatori e ciclisti; due tipologie di atleti il cui sviluppo (training) delle capacità muscolari e di endurance è determinante per comprendere il divario tra le rispettive attitudini neuromuscolari, fisiologiche e prestative. Gli elevati valori di potenza (watt) generabili attraverso i substrati aerobici, nel ciclismo su strada élite, sono dovuti al significativo reclutamento delle fibre veloci durante l’allenamento e la competizione ciclistica; alle intensità sub-massimali utilizzate dai ciclisti professionisti durante l’allenamento e la competizione (60-70% del massimo consumo di ossigeno,. Lucia et al, 2001), un reclutamento di fibre a contrazione più rapida si verifica allorchè le fibre lente esauriscono le riserve di glicogeno (Gollnick et al., 1973b). Inoltre, durante le competizioni in bici, le variazioni di ritmo con range attorno agli 800-1000 W, richiedendo l’impegno di fibre a contrazione rapida (Goll-nick et al., 1973b), intervallate però da periodi ad intensità sub-massimali.

I risultati suggeriscono che, nel ciclismo l’allenamento di endurance (z2-z3-z4) possa anche interferire con lo sviluppo della forza muscolare, a causa dell’impatto a lungo termine nel deteriorare dello status ormonale anabolico. Ciò non deve stupire, visto che i livelli basali di testosterone e cortisolo nei ciclisti professionisti vengono erosi dall’allenamento a lungo termine (Hackney et al, 1988; Lucia et al, 2001), mentre di converso l’allenamento della forza a lungo termine può indurre un aumento significativo del testosterone basale, dopo 2 anni di sollevamento pesi (Hakkinen et al., 1988) e una diminuzione della concentrazione di cortisolo.

Gli adattamenti indotti invece da un corretto programma ciclistico, orientato al miglioramento nella sostenibilità delle coppie torcenti e della massa mitocondriale, più che allo sviluppo della forza massimale o del trofismo muscolare, sono per noi mirati ad apportare benefici nella potenza aerobica massima e nella capacità ossidativa (Gollnick et al., 1973a), una buona % di fibre muscolari tipo I e/o loro conversione (Coyle et al., 1991), una maggiore densità capillare, attività enzimatiche specifiche della citrato sintasi e succinato deidrogenasi (Gollnick et al, 1973a; Burke et al, 1977) all’interno della muscolatura delle gambe, sempre rispetto alle persone sedentarie o ai sollevatori di pesi. Tutti questi adattamenti specifici si traducono anche in un miglior utilizzo del glicogeno muscolare e nella produzione/smaltimento più efficace del lattato durante l’esercizio competitivo in bicicletta.