A-t-on vraiment trouvé la limite de l’endurance humaine ?

Début juin, des chercheurs écossais affirmaient avoir déterminé une limite physiologique absolue à l'endurance humaine. Une étude qui fit naturellement beaucoup de bruit. Outside a eu envie de prendre un peu de recul et de revenir sur cette étude. Notre journaliste santé l’a épluchée. Il a constaté que les conclusions des scientifiques étaient légèrement plus nuancées que tout ce que le tapage médiatique a pu laisser croire, tout en apportant des éléments intéressants sur le rôle du tube digestif.

Il y a une dizaine de jours, j’ai reçu en moins de 30 minutes un sms d’un ancien instructeur des forces spéciales de la marine américaine, un message d’une neuroscientifique sur Facebook et un e-mail de mon beau-père m’annonçant tous la bonne nouvelle : les limites de l’endurance humaine venaient d’être découvertes. A suivi un déluge de messages, appels, e-mails. Et pour cause : la question de l’endurance est la raison d’être de mes articles. Allais-je pointer au chômage ?

Les gros titres ne sont qu’une version très concise de la réalité des choses. Lorsque j’ai mis la main sur l’article d’origine, paru dans Science Advances (signé par Herman Pontzer de la Duke University et John Speakman de l’université d’Aberdeen, toutes deux en Écosse), je n’ai pas été surpris de lire des conclusions légèrement plus nuancées que tout ce que ce tapage médiatique pouvait laisser croire. Mais je dois dire que je l’ai trouvé très intéressant et ai eu envie de revenir dessus dans ces lignes. Que dit (et ne dit pas) cette nouvelle étude ?

Les données traitées sont celles de la Race Across USA 2015, une course 140 jours d’une côte à l’autre des États-Unis. Certains participants ont accepté d’être pistés et évalués dans l’intérêt de la science. La valeur de l’étude tient dans le croisement des chiffres obtenus avec ceux d’autres épreuves d’endurance de différentes durées, dans le but de mettre au jour des schémas récurrents.

Les chercheurs se sont plus spécifiquement posé une question : quel est le taux maximum auquel un athlète peut brûler des calories sur un effort prolongé ? Plutôt que de donner des totaux bruts, ils ont mis en lumière les résultats sous forme de "champ métabolique", dans des multiples du métabolisme de base (le nombre de calories brûlées en restant simplement allongé sur un canapé). Une personne brûlant 1 500 calories par jour pour rester vivante (pas plus), aurait ainsi un champ métabolique de 3 (4 500 divisé par 1 500) si elle venait à s’engager dans un trek harassant à 4 500 calories par jour. Une telle approche permet de mettre en regard et de donner sens aux résultats d’individus de corpulence et taille variées.

Les coureurs de la Race Across USA ont commencé autour de 6 200 calories par jour la première semaine. Une information obtenue grâce à des isotopes rares ajoutés à l’eau des athlètes et dont les chercheurs ont pu suivre la progression interne. Cette consommation de 6 200 calories, équivalente à un champ métabolique (CM) moyen de 3,76, a baissé au fil des semaines pour atteindre un CM moyen de 3,11 sur 140 jours.

Mais il ne s’agit pas là d’une "ultime limite de l’endurance". Il est en effet évident que des quantités plus importantes de calories peuvent être brûlées sur de plus courtes périodes. Dans une étude ayant précédé celle-ci, on a par exemple vu (à l’aide d’isotopes également) que le CM des cyclistes du Tour de France se maintient autour de 4,9 pendant 22 jours. Une autre étude portant sur le parcours de Ranulph Fiennes et Mike Stroud en Antarctique (à tirer des traîneaux de 220 kg) a donné un CM de 6,6 sur 10 jours et une moyenne de 3,5 sur les 95 jours de leur expédition.

Herman Pontzer et John Speakman ont voulu comprendre le lien entre la quantité maximale de calories que l’on peut consommer et la durée pendant laquelle on peut le faire. Dans cette optique, ils ont compulsé diverses archives à la recherche d’exemples de consommations calorifiques mirobolantes – que ce soit lors d’un sprint ou d’une grossesse. Voici ce que donnent ces données rassemblées sur un seul graphique :

L’axe horizontal est en unités logarithmiques : 0 correspond à 1 jour, 1 correspond à 10 jours et 2 correspond à 100 jours (dans le sens inverse, -1 correspond à 1/10^e de journée). Ici, on observe deux courbes distinctes : la bleue est celle des courses classiques, du 800 mètres au marathon. La rouge est celle d’épreuves plus longues, comme le trek du duo en Antarctique ou les courses sur plusieurs jours. Les croix violettes représentent diverses mesures, comme la dépense énergétique soutenue chez des sapeurs-pompiers en pleine nature, des alpinistes, des navigateurs…. Les temps plus courts, figurés par la ligne bleue, sont ceux qui suscitent le plus de débats parmi les experts en physiologie de l’exercice. La courbe qu’elle suit est déterminée par des facteurs tel que la VO2max (quantité maximale d'oxygène que le corps consomme lors d'un effort intense par unité de temps).

Si seul cet élément entrait en jeu, on pourrait maintenir le même rythme plus ou moins indéfiniment, à condition de ralentir suffisamment pour que le cœur et les poumons puissent répondre aux besoins en oxygène des jambes. Mais le scénario est visiblement tout autre. La courbe rouge cesse vraisemblablement de grimper pour une autre raison.

Voici ce qu’elle donne sur une échelle linéaire traditionnelle (plutôt que logarithmique) :

Et c’est précisément cette courbe qui a fait la Une des médias. À mesure que la durée se prolonge, la courbe s’aplatit, avec un CM autour de 2,5. Pour soutenir un effort indéfiniment, l’étude suggère qu’un individu ne doit pas dépasser 2,5 fois son métabolisme de base. On aurait alors l’ultime limite de l’endurance sur un temps prolongé.

Cette limite est estimée à partir de données extrêmement diverses. Le deuxième point à partir de la droite, à 140 jours, reprend celles de la Race Across USA. Le point à sa gauche, au CM de 2,4, celles de huit fermiers gambiens sur une période de 120 jours durant la saison des récoltes – impressionnant, certes, mais ne correspondant pas nécessairement à ce que je qualifierais d’ultime limite de l’endurance. Le point le plus à droite, à 280 jours, situe les données de 19 femmes suivies pendant leur grossesse.

En d’autres termes, difficile de dire où se situe exactement cette fameuse limite. Elle est peut-être à 2,6 plutôt qu’à 2,5, ou encore à 3. Indépendamment du chiffre exact, il apparaît clairement que la courbe s’aplanit à mesure que la durée s’allonge. Il est bien évident qu’on ne peut tenir un CM de 15 – celui du recordman de vitesse en marathon – pendant un an. Idem, impossible de comparer les résultats d’une épreuve sur plusieurs semaines (ou mois) à ceux d’un sprint ou d’une course sur route. Dans ces derniers, l’oxygène est un facteur-clé. Qu’en est-il donc sur les épreuves d’endurance ? À quoi tient, dans de tels cas, la limite humaine ?

C’est ici que l’article des universitaires écossais devient particulièrement intéressant. Ils suggèrent en effet que l’homme et la femme ont une "limite digestive en approvisionnement énergétique" — il nous est impossible de digérer les calories suffisamment vite pour soutenir une consommation énergétique élevée sur une longue durée. D’où la limite de 2,5 fois le métabolisme de base : on ne peut pas digérer au-delà de ça. Bien sûr, à l’image des trekkeurs de l’Antarctique, on peut brûler plus de calories, mais cela entraîne une perte de poids, une partie de ces calories étant directement prélevée dans la graisse (et peut-être les muscles) stockée dans le corps. Ranulph Stroud et Mike Fiennes ont ainsi respectivement perdu 21 et 24 kg au cours de leur expédition pour cause de déficit journalier en calories. Une situation qui n’aurait pas pu durer beaucoup plus longtemps.

Pour soutenir leur analyse, Herman Pontzer et John Speakman ne se contentent pas de passer au crible des efforts d’une intensité extrême. Ils regardent également de l’autre côté du spectre, vers des sujets que l’on a, dans le cadre de recherches scientifiques, poussés à la surconsommation de calories. Ici aussi, la consommation maximale semble culminer aux alentours de 2,5 fois le métabolisme de base. Chez l’humain, ce dernier tourne (à la louche) autour de 1 600 calories par jour. Cela signifie que la plupart des gens ne peuvent pas avaler plus de 4 000 calories sur une journée. Et de fait : en croisant toutes les données — suralimentation, grossesse, exploits d’endurance — l’analyse de la quantité de kilos pris ou perdus semble pointer vers cette limite.

De la nécessité de collecter plus de données

Comment alors réconcilier ces informations avec les histoires de quantités astronomiques de calories avalées par Michael Phelps ? Bonne question. Rappelons peut-être que, si la Race Across USA a durée 140 jours, il n’en a fallu que 42 à Pete Kostelnick (en 2016) pour couvrir la même distance… en avalant entre 9 000 et 14 000 calories par jour. A-t-il mal compté ? A-t-il relâché par voie naturelle une quantité ahurissante de nourriture non digérée ? Est-il un cas génétique à part ? Ou nous renseigne-t-il simplement mieux sur les véritables limites de l’endurance humaine que ceux qui ont parcouru la même distance en 140 jours ?

D’autres signes pourraient aller dans le sens de cette dernière hypothèse. Comme le soulignent les deux chercheurs dans leur article, on trouve bien des études indiquant que des cyclistes du Tour de France et des skieurs de fond ont soutenu des dépenses énergétiques 3,5 à 5 fois plus élevées que leur métabolisme de base, sur une durée allant jusqu’à trois semaines, sans perdre un gramme. Autrement dit, tous ont consommé et digéré avec succès autant de nourriture. Il peut s’agir d’un simple reflet de leur stratégie nutritionnelle — les boissons qu’ils ont prises étaient peut-être si faciles à digérer qu’elles ont vite fait grimper le nombre total de calories — ou d’une preuve que ces athlètes sont des exceptions, capables de manger plus que les autres.

L’intérêt de l’étude de Herman Pontzer et John Speakman ne réside pas tant dans les données chiffrées pures, mais dans le concept d’une limite "digestive". Je me suis entretenu avec Colin O’Brady avant sa traversée de l’Antarctique à l’automne dernier. Parmi ses choix tactiques, celui d’emporter des repas équivalents à 8 000 calories par jour (au lieu des 5 000 généralement prévues pour les expéditions du même type) m’avait à l’époque uniquement posé question d’un point de vue logistique. Comment allait-il porter les colis ? Et serait-il prêt mâcher et ingurgiter toute cette nourriture ? Mais peut-être finalement que ces 5 000 calories, qui sont la norme, ne doivent rien au hasard. Et s’il était tout simplement impossible pour le corps d’en traiter plus sur une seule journée ? Il faudra que je demande à Colin O’Brady ce qu’ont donné ses partis pris alimentaires.

Voici à mes yeux la question primordiale, celle qui sous-tend le travail des deux chercheurs. La limite supposée de 2,5 fois le métabolisme de base (avec de légères variations dues à la biologie interne de chacun) est-elle infranchissable ? Cela a-t-il, comme ils l’évoquent, un rapport avec la taille et la forme du conduit digestif ? Avec les gènes régulant la fonction du foie ? Ou cette limite est-elle possiblement mouvante ? Elle pourrait par exemple relever d’une règle de conduite imposée par le cerveau (et par nos inclinaisons naturelles) – à laquelle les fermiers gambiens se plieraient pendant la saison des récoltes mais que les cyclistes du Tour de France ignoreraient copieusement, sans conséquence apparente.

Un seul moyen de le savoir : que les acharnés de l’endurance commencent à collecter davantage de données sur eux-mêmes. Croisons les doigts.