Efficienza di pedalata: guida definitiva

Molti ciclisti, quando si tratta di allenamento, passano molto tempo a lavorare sulla potenza, per massimizzare il numero di watt espressi e letti sul powermeter. Pochi invece lavorano sull’efficienza di pedalata, ovvero quanto è ottimizzato in termini energetici il gesto motorio. Cos’è l’efficienza di pedalata? Da cosa è determinata e influenzata e come possiamo allenarla? In questo articolo andremo ad approfondire in modo molto ampio il tema della pedalata efficiente

Cos’è l’efficienza di pedalata

Un ciclista è efficiente quando riesce a trasmettere al pedale nel modo migliore la forza generata dalla contrazione dei muscoli, permettendo così alla bici di muoversi con la minor dispersione di energia possibile.

Da un punto di vista prettamente meccanico, la forza che applichiamo sul pedale (come si può vedere in figura), è la risultante che può essere scomposta in due forze differenti:
• Fx: la forza tangenziale alla circonferenza di pedalata. E’ la forza che effettivamente consente alla bici di muoversi;
• Fy: è la forza radiale, che si disperde;

Un ciclista è efficiente quando la sua Fx è la maggiore possibile e allo stesso tempo la FY la minore. Questo però è un solo aspetto dell’efficienza di pedalata, poiché stiamo valutando l’efficienza meccanica, ovvero la realizzazione di un lavoro (forza moltiplicata per spostamento) che consenta un massimo spostamento con il minor impegno muscolare.
In realtà c’è un’altro tipo di efficienza di pedalata, che non prende in esame la forza che effettivamente esprimiamo sui pedali, bensì il costo a livello fisico che tale forza richiede al nostro corpo. Questa efficienza è detta metabolica e in sostanza è la capacità dell’organismo di utilizzare i nutrienti ingeriti con la dieta o immagazzinati sotto forma di glicogeno muscolare per creare l’energia che consente la contrazione muscolare.

I muscoli sono infatti formati da numerosi sarcomeri, che sono l’unità contrattile principale. Il sarcomero si divide in due filamenti: sottili (formati da actina, troponina e tropomisina) e spessi (formati da miosina). Quando arriva l’impulso elettrico dal cervello (ovvero il comando di contrazione volontaria, detto potenziale d’azione), si crea una complessa reazione chimica dove gli ioni calcio si legano ai filamenti di troponina e tropomiosina, lasciando così lo spazio alla miosina di sollevarsi e legarsi all’actina, creando il colpo di forza e quindi la contrazione.

Tutto questo avviene con consumo di energia, sotto forma di ATP (adenosinatrifosfato), la moneta energetica delle cellule. L’ATP si idrolizza, dividendosi in fosfato e ADP, con una reazione detta esoergonica, ovvero che rilascia energia, producendo anche calore. Il consumo di ATP è elevato e quindi richiede di essere rigenerato a partire dai nutrienti ingeriti. I carboidrati e i grassi sono i principali nutrienti energetici, che vengono demoliti attraverso procedimenti chiamati glicolisi (per i carboidrati) e beta-ossidazione (per i grassi), per creare nuovo ATP.

L’efficienza metabolica è quindi la capacità che l’organismo ha per creare questo ATP partendo dai nutrienti: migliore è la capacità di farlo (attraverso anche l’utilizzo dell’ossigeno in regime aerobico) maggiore l’efficienza.

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La reale efficienza di pedalata

Quindi l’efficienza di pedalata non deriva solo da quanto e come spingo, bensì anche dalla capacità di generare l’energia che sostenga la forza muscolare.
La reale efficienza di pedalata non è nient’altro che il rapporto tra l’energia prodotta in pedalata (pari alla potenza generata) e l’energia spesa per produrre tale potenza.
L’unico modo per valutare in maniera scientifica la reale efficienza di pedalata è attraverso un test di laboratorio, che permette di misurare il calore generato dal corpo con un calorimetro (l’idrolisi dell’ATP genera energia sotto forma di calore, poiché l’energia totale non varia mai, come dice bene Lavoisier) e la potenza generata dai muscoli, attraverso un powermeter.

Perché è importante l’efficienza di pedalata

Fare in modo che il rapporto tra l’energia espressa e quella consumata sia il più alto possibile è sicuramente importante per un ciclista, poiché consente, per esempio, di spingere di più con lo stesso costo metabolico, riducendo quindi l’insorgenza della fatica.
Uno studio del 1994 (Horowitz, Sidossis, and Coyle. Int J Sports Med 1994; 15:152-157), ha dimostrato come il consumo di ossigeno (VO2max) e la potenza fossero strettamente correlati. Maggiore la VO2 max e maggiore anche il numero di watt che il ciclista esprimeva in un’ora. Quindi più elevata era l’efficienza metabolica (la capacità di ossigenare i tessuti, poiché è grazie alla fosforilazione ossidativa a livello mitocondriale che si produce la maggior parte di ATP) e maggiore anche l’efficienza meccanica.

Da cosa dipende l’efficienza di pedalata

I fattori che influiscono sull’efficienza di pedalata sono:
• A livello meccanico: l’altezza di sella, posizione in sella e la cadenza di pedalata;
• A livello metabolico / biochimico: tipo di fibre muscolari, capacità mitocondriale e capacità del calcio di legarsi ai filamenti sottili nel sarcomero.

Fattori meccanici utili

Altezza di sella

Come abbiamo visto, la corretta altezza di sella è strettamente legata alla generazione di potenza, poiché consente di alla gamba di estendersi in modo migliore, con una contrazione più efficace dei muscoli del quadricipite (retto femorale e vasti) e degli ischiocrurali (semimembranoso, semitendinoso e bicipite femorale). La dorsiflessione del piede in fase ascendente, dovuta infatti a una sella bassa, aumenta il consumo energetico e la contrazione muscolare (gli impulsi elettrici generati dai muscoli e misurati con la EMG erano maggiori), senza che vi fosse una migliore espressione di potenza.

Posizione in sella

Secondo uno studio effettuato da Roberto Bini nel 2013, maggiore è l’inclinazione della schiena (posizione più aerodinamica) e peggiore è l’efficienza di pedalata, poiché il gesto atletico risulta più scorretto. Questo perché i muscoli flessori di anca, come l’ileo-psoas, faticano a flettere l’anca in fase di risalita. Infatti da tale studio è emerso che la pedalata in mtb è più efficiente di quella in bici da corsa, per via della posizione più eretta.

Cadenza di pedalata

Secondo lo studio di Coggan non esiste una cadenza di pedalata “migliore”, ma ogni atleta ha la sua frequenza funzionale (ad altezza di sella definita), che consente l’attivazione muscolare ottimale di quadricipite e ischiocrurali, riducendo quindi il rapporto tra forza generata e costo metabolico.

Fattori meccanici non utili

La lunghezza della pedivella

Uno studio del 2014 di Ferrer Roca ha dimostrato come la lunghezza delle pedivelle non ha alcuna influenza sull’efficienza metabolica. Inoltre, uno studio del 2002 (McDaniel et al. J Appl Physiol 2002; 93:823-828) ha preso in relazione la lunghezza di pedivella e la velocità angolare (in radianti al secondo).

Lunghezza pedivella	Frequenza
	40	60	80	100
145	0.61	0.91	1.21	1.51
170	0.71	1.7	1.43	1.78
195	0.82	1.23	1.63	2.04

I valori della velocità angolare subivano variazioni molto esigue;

• La posizione avanti o indietro del piede: uno studio di Cannon del 2007 ha provato ad avanzare o arretrare il piede per migliorare il “gioco di caviglia” ma non vi è stata alcuna modifica della performance nè una riduzione dell’impatto metabolico.

Fattori metabolici utili

Tipologia di fibre muscolari

Le fibre muscolari si dividono in ST (rosse, a contrazione lenta e prettamente aerobiche) e FT (bianche, a contrazione veloce e anaerobiche). Queste ultime generano forza istantanea ma si stancano presto, le prime invece generano meno forza ma hanno un’elevata resistenza. Le fibre ST inoltre hanno una maggiore percentuale di mitocondri e quindi riescono a produrre più ATP. I mitocondri delle fibre ST inoltre sono in grado di utilizzare il lattato prodotto dalle cellule delle fibre FT direttamente, grazie a un trasportatore biochimico, senza che il lattato debba essere trasportato al fegato per essere trasformato in piruvato con il ciclo di Cori.

Avere quindi una maggior percentuale di fibre lente è funzionale a ridurre il costo energetico. La percentuale di fibre ST e FT è determinata geneticamente. Esistono però delle fibre intermedie, che possono presentare caratteristiche più simili alle FT o ST a seconda del tipo di sport praticato. Un allenamento dedicato permette di sviluppare le fibre intermedie verso le caratteristiche delle fibre ST, aumentando la percentuale di fibre lente totali;

Capacità mitocondriale

E’ un concetto abbastanza complesso ma possiamo semplificarlo dicendo che i mitocondri hanno un proprio genoma (infatti si pensa che siano corpuscoli esterni poi penetrati nelle cellule e lì rimasti). Tra i vari geni vi è la UCP3, una proteina in grado di migliorare la trasformazione dell’ATP con la fosforilazione ossidativa;

Capacità del calcio di legarsi ai filamenti sottili

Il calcio è uno ione che, attivato grazie all’aceticolina, migra sui filamenti sottili del sarcomero, si lega alla troponina e tropomiosina e le fa scivolare, liberando i siti per la testa della miosina e generando così la contrazione muscolare. La capacità del calcio di legare la troponina e tropomiosina è determinata da alcuni recettori specifici (detti SERCA) e dal livello di acidificazione della cellula. L’accumulo di lattato infatti provoca un acidificazione progressiva della cellula. Quando poi il lattato finisce nel torrente ematico, cede uno ione idrogeno, diventando acido lattico. Lo ione idrogeno interferisce con il calcio, riducendone la capacità di legarsi alla troponina e tropomiosina. Quindi la resistenza al lattato, cioè la capacità dell’atleta di pedalare con un alto livello di accumulo di lattato e acidosi, è sicuramente un fattore che influisce l’efficienza di pedalata.

Come migliorare l’efficienza di pedalata

Gli allenamenti finalizzati al miglioramento dell’efficienza di pedalata sono quelli cha hanno un impatto sia sull’efficienza metabolica che meccanica, e in particolare sono:
• Allenamento a intervalli ad alta intensità (HIIT);
• Allenamento in ipossia;
• Allenamento in altitudine;
• Allenamento della forza resistente in palestra e in bici.

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In questo lungo articolo abbiamo visto cos’è l’efficienza di pedalata, come si struttura e da cosa è determinata. Si tratta di un argomento molto più complesso del semplice “saper pedalare”, che richiede un allenamento mirato e scientifico per essere migliorato.