SpO2, ECG, VFC, fréquence cardiaque : comment les montres connectées prennent soin de votre cœur

Elle paraît loin l’époque où les constructeurs de montres et bracelets connectés ne proposaient que de simples podomètres accrochés au poignet. Désormais, les fabricants proposent une multitude de capteurs et recueillent ou analysent de nombreuses données sur votre santé. Au-delà même des montres de sport avec suivi GPS ou GNSS, même les modèles les plus accessibles intègrent désormais un moniteur pour votre fréquence cardiaque. Sur les montres les plus haut de gamme, on va même trouver parfois un électrocardiogramme ou une mesure de la tension artérielle. Parfois, on peut même avoir des mesures qui peuvent sembler plus complexes comme la SpO2, la VFC ou le VO2max.

Mais à quoi correspondent toutes ces données ? Que viennent-elles mesurer et comment les utilisateurs peuvent-ils s’en servir pour améliorer leur santé et éventuellement leurs performances sportives ? C’est ce qu’on va voir dans ce dossier.

Les explications en vidéo

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La mesure de la fréquence cardiaque

La fréquence cardiaque est la principale donnée mesurée par les montres et bracelets connectés. La plupart du temps, cette mesure est faite avec un outil assez simple, le cardiofréquencemètre. Il s’agit en fait d’un capteur, fixé au dos de la montre ou du bracelet, qui va utiliser un principe au nom pour le moins compliqué, la photopléthysmographie.

Concrètement, le cardiofréquencemètre a deux objectifs : envoyer une lumière verte pulsée, et mesurer la quantité de lumière réfléchie. C’est cela la photopléthysmographie. Plus la lumière verte est réfléchie, plus cela signifie que votre flux sanguin est important, et donc que votre cœur bat à un rythme élevé. Si les battements de votre cœur sont espacés, alors vous aurez un débit sanguin plus faible et la lumière verte serait davantage absorbée par la peau. C’est pour cela que les cardiofréquencemètres des montres et bracelets envoient une lumière à un rythme très élevé, pour connaître les variations de débit sanguin et pouvoir donc donner une mesure la plus proche possible de votre rythme cardiaque réel.

À quoi correspond ma fréquence cardiaque ?

Comme pour la mesure du pouls, le cardiofréquencemètre va vous donner une mesure de votre fréquence cardiaque en nombre de battements par minute. On estime généralement que la fréquence cardiaque au repos d’une personne en bonne santé se situe entre 50 et 80 battements par minute. Néanmoins, en activité, le rythme va nécessairement augmenter. C’est dans ce cadre que les montres et bracelets connectés sont d’ailleurs le plus utile, notamment pour les plus sportifs.

En effet, les constructeurs proposent parfois un suivi en continu de votre fréquence cardiaque, ou même un tracé encore plus précis tout au long de votre séance d’entraînement. De quoi confronter ces données à d’autres éléments comme le dénivelé ou le rythme de marche. Surtout, le rythme cardiaque est un excellent indicateur non seulement de son niveau de santé, mais également de ses performances sportives.

Souvent, l’objectif d’un entraînement cardio comme la course ou le vélo consiste justement à varier la zone cardiaque, entre l’intensité légère, l’intensité modérée ou l’intensité forte, par exemple dans un entraînement fractionné. La fréquence cardiaque de réserve correspond quant à elle à la fréquence cardiaque idéale sur laquelle vous devez rester fixé durant votre exercice pour une bonne efficacité.

Notez que l’objectif d’un entraînement sportif n’est pas de modifier votre fréquence cardiaque maximale — qui reste fixe — mais à faire réduire votre fréquence cardiaque au repos. De quoi vous donner davantage de marge de manœuvre durant vos efforts.

La VFC, ou variabilité de la fréquence cardiaque

En se basant sur la fréquence cardiaque déjà mesurée par les différents capteurs, certaines montres vont être capables de mesurer la variabilité de cette fréquence cardiaque, souvent abrégée en VFC (ou HRV, pour heart rate variability, en anglais).

Cette variabilité, mesurée en milliseconde (ms) correspond à la variation de l’écart moyen entre deux battements cardiaques. Concrètement, c’est donc la différence que va pouvoir percevoir la montre entre vos différents battements dans la journée. Ainsi, si votre fréquence cardiaque est de 60 battements par minute (bpm), cela signifie que votre cœur bat, en moyenne, toutes les secondes. Néanmoins, cela ne reflète pas globalement la santé de votre cœur. La VFC va mesurer la différence entre ces différents battements. Par exemple, sur cette même minute à 60 bpm, vous pourriez avoir un délai de 1109 ms entre deux battements, et de 985 ms entre deux autres battements. La variabilité de la fréquence cardiaque est alors de 1109-985=124 ms.

À quoi sert la VFC ?

La mesure de la variabilité de la fréquence cardiaque se retrouve essentiellement sur des montres de sport, comme les modèles de Garmin, de Polar, ou de Coros. Néanmoins, des montres connectées plus classiques, comme les modèles de Fitbit ou les Apple Watch proposent également cette mesure, généralement prise la nuit, au repos.

Attention cependant, à elle seule, la variabilité de la fréquence cardiaque n’a que très peu d’intérêt. Plus que cette variabilité, c’est sa variation sur le long terme qui va être intéressante à étudier.

Chez Garmin par exemple, la variabilité de la fréquence cardiaque n’est donnée qu’après trois semaines d’utilisation, le temps pour la montre d’analyser votre rythme et la tendance « normale » de cette valeur. Par ailleurs, le constructeur américain donne une « ligne de base » comprise entre deux valeurs de référence et les valeurs données pour chaque jour sont en fait une moyenne des sept jours précédents. Dans l’idéal, votre VFC ne doit justement pas bouger trop brutalement et rester au sein de cette ligne de base.

Une variabilité de la fréquence cardiaque déséquilibrée — donc en dehors de la ligne de base — peut être le signe de maladie. Dans l’exemple ci-dessus par exemple, autour de la fin décembre, je suis tombé malade une semaine. Parmi les symptômes, la variabilité de ma fréquence cardiaque a alors drastiquement chuté, conséquence de l’augmentation globale de ma fréquence cardiaque pour vaincre le virus.

En elle-même, la variabilité de la fréquence cardiaque n’a donc que peu d’intérêt pour l’utilisateur. En revanche, cette mesure servira aux algorithmes des montres connectées pour calculer d’autres données comme votre statut d’entraînement, votre niveau de stress ou votre récupération pendant la nuit.

Le VO2max, volume maximal d’oxygène absorbé

De plus en plus, on voit apparaître parmi les différentes données mesurées par les montres et bracelets connectés un certain « VO2max ». C’est le cas notamment sur les dernières versions de l’Apple Watch, les Apple Watch SE et Apple Watch Series 6.

Pourtant, Apple n’est pas le seul constructeur à proposer ce type de mesure, puisqu’elles sont disponibles sur la Samsung Galaxy Watch 3, la Huawei Watch GT, le Xiaomi Mi Band 5 et, bien évidemment, sur des montres de sport.

Qu’est-ce qu’un bon VO2max ?

Il faut dire que qualifier le VO2max de mesure est un abus de langage, puisque les montres et bracelets connectés ne viennent pas réellement le mesurer, mais se contentent de le calculer. Pour le comprendre, il suffit d’expliquer que le VO2max correspond au volume de dioxygène maximal qui peut être absorbé par vos muscles. En d’autres termes, c’est donc la consommation maximale d’oxygène, exprimée en litre de dioxygène par minute par kilogramme (L/min/kg).

Dans les faits, beaucoup de constructeurs se contentent cependant de proposer une approche plus graphique, avec un cadran présentant le niveau de VO2max et un curseur pointant vers le niveau — faible, moyen, élevé, etc. On considère généralement qu’un bon VO2Max est de l’ordre de 45 ml par minute par kilogramme chez les hommes et de 35 ml par minute par kilogramme chez les femmes.

Comment le VO2max est-il mesuré ?

Pour mesurer précisément le VO2max, les instituts sportifs utilisent des systèmes de tapis roulant avec un masque mesurant le débit d’oxygène inhalé par le coureur à son rythme le plus élevé. Autant dire que ce type de mesure n’est pas pris en charge par les montres et bracelets sportifs. Ils se contentent de leur côté de combiner les différentes données enregistrées, comme le rythme cardiaque, l’âge, le poids, le sexe ou l’allure pour en tirer un VO2max calculé, qui sera donc moins précis qu’en laboratoire. Pour ce faire, deux méthodes existent, exigeant de courir le plus rapidement possible pendant 12 minutes. Une fois cette durée passée, les montres mesurent la distance parcourue et en déduisent le VO2max à l’aide de deux formules :

• (22,35 x distance en kilomètre) – 11,288 = VO2max
• Vitesse maximale aérobie x 3,5 = VO2max

Compte tenu de son objectif même — mesurer la consommation maximale d’oxygène — le VO2max ne peut pas être calculé à n’importe quel moment. La donnée n’est donc bien souvent disponible que lorsque vous êtes en mode entraînement sur votre montre ou votre bracelet, puisqu’il faut que votre rythme cardiaque soit particulièrement élevé.

Concrètement, le VO2max va vous permettre de connaître vos performances en termes d’endurance. Plus le VO2max va être élevé, plus vous serez capable d’assimiler de l’oxygène et moins vite vous vous fatiguerez. Comme pour la fréquence cardiaque, il s’agit donc d’un indicateur à surveiller au fur et à mesure de vos entraînements dans le but de l’améliorer pour être de plus en plus performant.

La SpO2, saturation en oxygène dans le sang

Si le nom de la SpO2 peut sembler proche de celui du VO2max, il s’agit d’une donnée bien distincte. Alors que le VO2max n’est qu’estimé par les appareils, la SpO2 est quant à lui bel et bien mesurée. Il s’agit en fait de la saturation pulsée en oxygène dans le sang, une donnée qui va permettre de mesurer le taux d’oxygène circulant dans votre sang et déceler ainsi d’éventuelles carences en oxygène.

Encore une fois, la SpO2 est disponible sur les Apple Watch, mais on trouve également cette mesure sur la plupart des montres du marché avec cardiofréquencemètre. Pour faire cette mesure, ces montres reprennent un principe proche de celui d’un oxymètre médical, un petit capuchon dans lequel vous allez placer votre doigt et qui, grâce à de la lumière pulsée, va pouvoir mesurer la lumière réfléchie et la lumière absorbée en fonction du taux d’oxygène dans le sang. Sur les montres et bracelets connectés, c’est donc le même système qui est cette fois déporté sur le poignet. Notons qu’on a donc ici un système assez similaire à celui de la fréquence cardiaque. Néanmoins, il s’agit cette fois d’une lumière rouge, et non pas verte.

Quel est le taux normal d’oxygène dans le sang ?

Le rôle même du sang étant de transporter l’oxygène partout dans le corps, on considère qu’une saturation normale est de 95 à 100 %. En dessous de 95 %, on peut commencer à s’inquiéter d’un manque d’oxygénation. Généralement, cette mesure est à mettre en relation avec le VO2max, puisqu’un faible volume d’oxygène assimilé peut expliquer un faible taux d’oxygène dans le sang.

Concrètement, la mesure de la SpO2 peut être intéressante pour des sportifs en altitude, ou pour des personnes avec des difficultés respiratoires. Dans le cadre du Covid-19, on a ainsi découvert que l’un des symptômes du virus était une baisse du niveau d’oxygène dans le sang.

La tension artérielle pour mesurer la pression sanguine

Certaines montres proposent des mesures de pression artérielle — ou de tension artérielle. Néanmoins, à ce petit jeu, tous les modèles sont loin de se valoir.

Par exemple, si Samsung indique proposer une fonction de mesure de la pression artérielle sur ses Galaxy Watch 4 et Galaxy Watch 5, cette fonction n’est proposée que si vous disposez d’un smartphone Samsung, puisqu’elle nécessitera l’installation sur votre smartphone de l’application Samsung Health Monitor, disponible uniquement sur le Galaxy Store. Par ailleurs, la pression artérielle ne saurait être prise uniquement à l’aide de la montre connectée. Il vous faudra en effet calibrer la montre à l’aide d’un tensiomètre classique, à brassard gonflable. Après trois premières mesures, vous pourrez alors indiquer à la montre quelle est votre tension et elle pourra se charger seule, par la suite, de faire la mesure maintenant qu’elle est calibrée.

En face, Huawei a développé une montre permettant une mesure autonomie de la tension artérielle avec sa Huawei Watch D. Celle-ci embarque en effet un bracelet gonflable qui va pouvoir mesurer votre pression sanguine.

À quoi correspond la tension artérielle

La tension artérielle est une donnée médicale et fait partie des éléments régulièrement surveillés par les médecins. Elle est mesurée grâce à deux valeurs avec la pression maximale (systolique) et minimale (diastolique), exprimées en mm de mercure — pour exprimer la pression. La première valeur correspond à la pression artérielle au moment où le cœur se contracte, et la seconde au moment où il se relâche afin de remplir la pompe.

Le risque le plus élevé à mesurer avec une montre permettant la mesure de la pression sanguine est celui de l’hypertension artérielle, avec des valeurs au-delà de 140/90. On considère généralement qu’une pression artérielle normale est inférieure à 120/80. Une tension artérielle trop basse — ou hypotension — se caractérisera par des valeurs inférieures à 90/60.

Une hypertension peut être le signe de plusieurs soucis de santé comme des soucis rénaux, une consommation trop élevée de sel ou des plaques de lipides dans les artères.

L’électrocardiogramme, pour visualiser vos battements cardiaques

L’une des dernières nouveautés introduites ces dernières années sur quelques montres connectées est l’électrocardiogramme (ECG). Il s’agit en fait d’une donnée plus précise encore que le simple rythme cardiaque, puisqu’il s’agit d’une visualisation graphique des signaux électriques du cœur, sous forme de courbe.

On va retrouver cette mesure sur une poignée d’appareils seulement. Il faut dire que contrairement au cardiofréquencemètre, l’électrocardiogramme est un dispositif médical. Pour pouvoir le proposer à leurs utilisateurs, les constructeurs doivent donc faire certifier leurs montres connectées auprès des autorités sanitaires, que ce soit la FDA aux États-Unis ou la Commission européenne pour la France. C’est le cas d’Apple depuis l’Apple Watch Series 4, mais également de Withings avec la ScanWatch ou de Samsung avec la Galaxy Watch 5. Néanmoins, tous les pays ne sont pas logés à la même enseigne et la fonction ECG de certaines montres ne peut être disponible que dans certains pays, le temps que les autorités sanitaires valident ces fonctionnalités.

Concrètement, pour proposer un électrocardiogramme, les montres connectées vont envoyer un faible signal électrique dans le corps de l’utilisateur qui passera du poignet où est accrochée la montre au bras opposé. Il est donc nécessaire pour les utilisateurs de toucher un certain endroit de la montre — par exemple la couronne sur les Apple Watch — avec leur autre main et de patienter pendant une trentaine de secondes.

À quoi correspond mon électrocardiogramme ?

Vous pourrez alors découvrir la courbe du signal électrique de votre cœur, correspondant à son activité. Le principal intérêt de l’électrocardiogramme, particulièrement dans un usage grand public, est de détecter d’éventuelles fibrillations auriculaires. En d’autres termes, l’ECG va vous permettre de voir si votre cœur a manqué un ou plusieurs battements, s’il bat trop lentement, trop vite ou de manière irrégulière.

Contrairement aux autres données qui répondent surtout à un usage sportif, l’électrocardiogramme est donc un véritable dispositif de santé. Il vous permettra donc de prévenir votre médecin en cas de problème cardiaque afin que vous puissiez consulter et vous voir proposer un traitement médical. Néanmoins, puisque l’ECG nécessite de poser la main sur sa montre, la fonction ne peut pas être activée en permanence, ou aléatoirement. Il appartient donc à l’utilisateur d’utiliser régulièrement la fonctionnalité pour découvrir une potentielle arythmie cardiaque.