Combien de calories dépense-t-on en une randonnée ?

Vous allez enfin pouvoir calculer le nombre de calories brulées lors d’une randonnée, grâce à une équation mise au point par l’armée américaine.

Commençons par une évidence: il est plus difficile de grimper que de marcher sur un terrain plat. Et logiquement descendre est plus facile. Enfin, en apparence seulement, toute personne qui descend un long chemin escarpé s’en rend compte dans la douleur. La relation précise qui existe entre la vitesse de marche, la pente du sentier et la quantité d'énergie dépensée s'avère moins évidente qu’il n’y paraît. Les chercheurs de l’USARIEM (United States Army Research Institute of Environmental Medicine) ont donc décidé de développer une équation qui intègre ces données et ces nuances.

De nombreux scientifiques se sont penchés sur cette question au fil des années, notamment le physiologiste italien Rodolfo Margaria dans les années 1930, permettant ainsi d’établir de bonnes bases de travail. En montée, la dépense énergétique est directement proportionnelle au degré d’inclinaison de la pente. En descente, en revanche, la dépense énergétique diminue d'abord, puis lorsque la pente atteint le degré de -10% environ elle se stabilise à un niveau minimum, avant de recommencer à augmenter.

Mais dans les faits il s'est avéré difficile de trouver une formule unique qui rende compte de cela. Dans un nouvel article, publié dans Medicine & Science in Sports & Exercise, les chercheurs de l’USARIEM ont décidé de partir d’une formule existante qui fonctionne sur terrain plat - la LCDA (Load Carriage Decision Aid) - et d'ajouter un élément pour qu’elle intègre les montées et les descentes. Ils sont partis de données provenant de 11 études différentes et se sont servis de cette base pour affiner leur formule, rendant de fait obsolètes tous les calculs précédents.

Pour mémoire, la formule donne la dépense énergétique (EE) en watts par kilogramme de masse corporelle, en fonction de la vitesse de marche (S) en mètres par seconde et de la pente (G) en pourcentage :

DE = 1.44 + 1.94*S^0.43 + 0.24*S^4 + 0.34*S*G*(1-1.05^(1-1.11^(G+32)))

Vous avez autant de mal que moi à visualiser ce que ça peut donner? Regardons plus en détails le fonctionnement de base de l'équation. Avec quelques ajustements permettant de faire apparaître la dépense énergétique en calories et la vitesse de marche en mile/heure et en prenant comme modèle un randonneur de 68 kilos, voici un graphique standard pour une marche en terrain plat (G = 0) :

Ce qui ressort à première vue du graphique c’est la ligne bleue : soit le nombre de calories dépensées par heure. Plus vous marchez vite, plus vous brûlez de calories par heure, ça semble assez logique. La ligne devient progressivement plus raide, ce qui reflète le fait qu'une fois qu’on dépasse les 9 km/h, marcher devient inefficace (et incite donc naturellement à courir).

Mais ce n'est pas la seule façon d’interpréter ces données. Au lieu de mettre en évidence le nombre de calories par heure, on peut tracer le nombre de calories dépensées par mile (en rouge ci-dessus). On voit ici que le nombre de calories qu'il faut pour parcourir un mile (1,6 km ndlr) reste assez constant. Si on va lentement, le taux de consommation d'énergie diminue, mais il faut plus de temps pour parcourir un cette distance; si on va vite, on brûle des calories mais on s’arrête plus tôt. De 3 à 8 km/h, soit l’allure normale de la plupart des gens, ces deux facteurs s'équilibrent à peu près et les calories dépensées par km restent assez stables. Bien sûr, si on traîne ou au contraire si on passe en mode course à pied, le rendement est beaucoup moins intéressant.

Jouer sur le paramètre "dénivelé"

Que se passe-t-il quand on ajoute des pentes à l’équation? La réponse est logique : la dépense énergétique augmente dans les montées et diminue dans les descentes. Voici à quoi cela ressemble pour 5 % de dénivelé positif ou négatif :

Comme on peut le constater, la variation de la dépense énergétique n'est pas symétrique dans le cas d'une montée ou d'une descente d’une pente de 5%. Pour avoir une idée plus claire de l'influence de la pente sur cette donnée, on peut la modifier et faire apparaître la dépense d’énergie. Le graphique ci-dessous montre le nombre de calories par heure en fonction de la pente, pour quatre vitesses différentes :

On constate donc que monter coûte cher en énergie. Par contre, en descente, la dépense en calories est légère au début, puis elle diminue entre -5 et -10% et recommence à augmenter. Voici un petit conseil, si vous choisissez un itinéraire à travers les montagnes, recherchez des parcours en descente qui se rapprochent de cette pente idéale.

Les militaires s'intéressent à ces données pour des raisons assez logiques. Ils doivent estimer le temps qu'il leur faudra pour parcourir une certaine distance sur différents terrains, mais aussi la difficulté du parcours et le nombre approximatif de calories dont ils auront besoin. Le but est ainsi de pouvoir choisir à l’avance le meilleur itinéraire possible.

En théorie, les randonneurs ont des intérêts similaires aux militaires, mais peu se donnent la peine de modéliser les besoins énergétiques de leurs itinéraires en y accordant autant d’attention. Pour moi, cette nouvelle équation est surtout intéressante car c’est un moyen d'estimer la difficulté de la randonnée en fonction des différentes pentes. La ligne horizontale du graphique ci-dessus montre que si j'ai l'habitude de marcher à 6 km/h sur un terrain plat, il me faudra faire un effort similaire pour grimper 5 km/h sur une pente de 5% et 3 km/h sur une pente de 10%. Si vous voulez jouer avec certains de ces paramètres vous-même, essayez de mettre quelques chiffres dans la calculatrice ci-dessous.

Une dernière remarque : il n'est pas forcément évident que maintenir une dépense énergétique constante sur un terrain vallonné soit vraiment la meilleure des solutions. A vélo, grâce aux effets de la force de traînée, il est logique de pousser un peu plus fort dans les montées (où la traînée est moins importante parce que notre vitesse est plus faible) et de relâcher la pression dans les descentes ( il faudrait faire des efforts disproportionnés pour surmonter les effets de la traînée aérodynamique en roulant à pleine vitesse). Certaines études montrent que les coureurs font instinctivement la même chose, poussant plus fort qu'ils ne le “devraient” dans les montées et récupérant dans les descentes. S'agit-il d'une erreur tactique ou réagissent-ils à d'autres signaux corporels (comme les chocs ressentis par les muscles lors d'une descente rapide) qui incitent à des efforts différenciés et qui rendent cette méthode plus efficace ? Si c’est le cas, en est-il de même pour la randonnée à pied ?

En tenant compte de ces mises en garde et de ces questions encore sans réponse, voici une calculatrice basée sur une version modifiée de la LCDA. Amusez-vous bien !

Données:
-Poids du randonneur (attention la calculatrice indique le poids en livres (lbs), convertissez les kilos en livres ici).
-Vitesse de marche (attention la calculatrice indique la vitesse de marche en miles/h convertissez les km en miles ici)
-Degré de la pente

Dépenses:
-Calories par heure
-Calories par miles (convertissez le résultat en kilomètres ici)