Pourquoi les animaux qui hibernent tiennent-ils des mois sans manger ?
― Ce n'est pas une question de graisse
L'ours mange énormément à l'automne, puis passe des mois d'hiver sans boire ni manger. L'humain, lui, flanche en quelques jours. On pense souvent que l'ours « a fait le plein de graisse ». En calculant, on voit que ça ne suffit pas à expliquer l'écart. Nous avons nous aussi plusieurs mois de graisse en réserve. Ce qui diffère, ce n'est pas la quantité stockée, mais la vitesse à laquelle on la consomme.
À la fin de l'automne, l'ours entre dans sa tanière. Puis, pendant des mois, il ne mange pas, ne boit pas, ne fait pas ses besoins. Au printemps, il en ressort bel et bien vivant.
Et l'humain ? On tient quelques jours sans eau, quelques semaines sans nourriture, dit-on. Rester des mois sans boire ni manger, c'est une tout autre affaire.
L'explication la plus courante est « il a stocké beaucoup de graisse ». C'est à moitié vrai, à moitié insuffisant.
Car, même un adulte de corpulence ordinaire possède, sur le papier, plus de deux mois de graisse en réserve. Et pourtant, nous ne pouvons pas hiberner.
Baisser la température ralentit les réactions du corps, divisant la dépense par plusieurs. La même réserve dure alors bien plus longtemps.
Décomposer la graisse produit de l'eau — même plus lourde que la graisse de départ. D'où l'absence de besoin de boire.
Si l'humain ne peut pas hiberner, ce n'est pas faute de graisse. C'est parce qu'il n'a pas le mécanisme pour baisser sa température. Voyons cela en détail.
Hiberner, ce n'est pas dormir
Le mot « hibernation » évoque un long sommeil. En réalité, c'est tout autre chose.
Chez les petits animaux hibernants, la température corporelle descend presque au niveau de l'air ambiant. Le cœur ne bat que quelques fois par minute, la respiration peut se limiter à un souffle toutes les quelques minutes. Même en le touchant, l'animal ne se réveille pas. Ce n'est pas du sommeil, plutôt une machine tournée au ralenti.
Pourquoi baisser la température ? Parce que la vitesse des réactions chimiques du corps dépend de la température.
Sur ce site, dans les articles sur l'autocuiseur et la réaction de Maillard, nous avons utilisé le repère suivant : « une hausse de 10 °C double environ la vitesse d'une réaction ». L'hibernation utilise ce même principe, mais à l'envers.
Baisser de 10 °C divise par deux, de 20 °C par quatre, de 30 °C par huit. La même réserve dure alors huit fois plus longtemps.
deux faces du même repère.
Nous aussi, nous avons assez de graisse
Faisons ici un calcul surprenant. Combien de jours tiendrait un adulte de corpulence ordinaire, avec sa seule graisse ?
Pour 60 kg avec 20 % de masse grasse, cela fait 12 kg. La graisse est une réserve d'énergie concentrée : elle stocke plus de deux fois plus d'énergie que le même poids de sucre. Au repos, cela représenterait, sur le papier, plus de 70 jours.
Bien sûr, dans la réalité, ça ne tient pas si longtemps. Le corps ne puise pas que dans la graisse : il entame aussi les protéines musculaires. Il faut aussi de l'eau. Et il faut brûler en continu pour maintenir la température corporelle.
Ce calcul n'en montre pas moins quelque chose d'important. Si l'humain ne peut pas hiberner, ce n'est pas « faute de réserve ». Il en a, mais ne peut pas ralentir sa vitesse de consommation.
Si l'on pouvait baisser sa température, les mêmes 12 kg tiendraient, en théorie, plus d'un an et demi. Facteur 8. Ce qui compte, ce n'est pas le numérateur (la réserve), mais le dénominateur (la vitesse).
Et l'eau, comment fait-on ?
Ne pas manger surprend moins que ne pas boire. L'humain ne tient que quelques jours sans eau.
Voici une autre propriété de la graisse. En se décomposant, elle produit de l'eau. Et même en quantité plus lourde que la graisse de départ.
La graisse est faite de carbone et d'hydrogène ; combinée à l'oxygène, elle donne du dioxyde de carbone et de l'eau. Plus une molécule contient d'hydrogène, plus elle produit d'eau. La graisse en est un exemple type.
Si la bosse du chameau du désert est faite de graisse, c'est pour la même raison, dit-on. Transporter de la graisse plutôt que de l'eau directement est plus léger, et cela se transforme en eau.
Jusqu'ici, on a parlé de « baisser la température », mais celle de l'ours ne descend guère. Elle resterait dans les 30 °C. Pourtant, son métabolisme chute fortement.
Plus un animal est grand, plus il est coûteux de se réchauffer après refroidissement. On pense que l'ours, au lieu de trop baisser sa température, réduit sa dépense par un autre moyen. D'où certaines appellations distinguant cela de la « vraie hibernation ».
Et l'ours a quelque chose d'encore plus étrange. Il ne fait aucun besoin pendant des mois. On pense qu'il décompose les déchets produits par son corps et les recycle en matériaux. Un tour de force impossible pour l'humain.
De plus, malgré des mois d'immobilité totale, ses muscles et ses os ne s'affaiblissent presque pas. Un humain alité aussi longtemps s'affaiblirait considérablement. Pourquoi l'ours n'en pâtit pas : la recherche continue de chercher la réponse.
Si vous repérez en montagne ce qui ressemble à une tanière, n'y jetez pas un œil. Même en hibernation, l'ours se réveillerait s'il est stimulé, dit-on. Certaines périodes de son sommeil sont plus légères.
Par ailleurs, déranger une chauve-souris en hibernation peut lui coûter la vie. Le simple fait de se réveiller consomme une énorme quantité d'énergie, qui peut alors manquer avant le printemps. Ne pénétrez pas dans les grottes, n'y braquez pas de lumière, ne faites pas de bruit.
Enfin, ne testez jamais sur vous-même ce dont parle cet article. Un jeûne prolongé est dangereux et peut mettre la vie en péril, notamment par déséquilibre électrolytique. En cas de doute sur votre santé, consultez un établissement médical. En cas de rencontre avec un animal sauvage en montagne suivie d'une blessure, composez le 15 (SAMU) ou le numéro d'urgence local.
Ce que vous pouvez vérifier vous-même
- Coupez le même fruit (banane ou pomme) en deux morceaux de même taille
- Laissez l'un à température ambiante, l'autre au réfrigérateur (les deux sous film plastique)
- Comparez chaque jour la couleur et la texture
- Celui à température ambiante change nettement plus vite. Celui du réfrigérateur évolue lentement, même après plusieurs jours
- Le point de départ et le temps écoulé sont identiques. Seule la température a changé — vérifiez-le bien
Le point 5 est la clé de cette observation. C'est exactement ce qui se passe dans le corps d'un animal en hibernation. Les réactions ne s'arrêtent pas, elles ralentissent seulement. C'est pourquoi, le moment venu, tout peut repartir comme avant. Ne mangez pas les fruits abîmés ; jetez-les une fois l'observation terminée.
En résumé
Si les animaux hibernants tiennent des mois sans manger, c'est parce qu'ils baissent leur température et ralentissent ainsi les réactions de leur corps. Baisser de 30 °C divise la dépense par huit : la même réserve dure huit fois plus longtemps. L'eau, elle aussi, peut venir de la graisse. Si l'humain ne peut pas hiberner, ce n'est pas faute de graisse, mais faute de ce « mécanisme pour ralentir la vitesse ».
Ce qui compte, ce n'est pas la quantité en réserve,
mais la vitesse à laquelle elle diminue.
Pour aller plus loin ― vocabulaire, chiffres et liens avec les manuels scolairesDu collège aux sujets encore à l'étude en recherche, chaque niveau est indiqué
- Collègeniveau des sciences au collège
- Lycéeniveau « bases de biologie », « bases de chimie » au lycée
- Lycée+niveau « biologie » de terminale, ou contenu d'approfondissement/encadré du manuel
- Universitécontenu non vu au lycée, matière spécialisée universitaire (physiologie)
- Recherchesujet que même l'université n'enseigne pas comme « acquis » : ce que les chercheurs étudient en ce moment
CollègeVocabulaire autour de l'hibernation
- Métabolisme : l'ensemble des transformations chimiques qui ont lieu dans le corps. Plus il est rapide, plus l'énergie consommée est grande.
- Métabolisme de base : l'énergie consommée même au repos complet. Le maintien de la température corporelle en représente une grande part.
- Animal homéotherme : animal qui maintient sa température constante. Mammifères et oiseaux en font partie. Pendant l'hibernation, ce principe est temporairement suspendu.
- Eau métabolique : eau produite par la décomposition de la graisse notamment. De l'eau obtenue sans boire.
- Réveil périodique : le fait de remonter parfois sa température pendant l'hibernation pour se réveiller. La raison n'en est pas encore claire.
LycéeVérifier par le calcul : manque de réserve, ou de vitesse ?
Vérifions avec les chiffres humains si l'explication « l'ours a beaucoup de graisse » tient vraiment. Tout se fait par simples divisions.
Nombre de jours = énergie stockée ÷ énergie dépensée par jour
| Poids | 60 kg |
| Proportion de masse grasse | 20 % |
| Énergie de 1 kg de graisse | environ 9000 kcal |
| Énergie dépensée par jour au repos | environ 1500 kcal |
| Graisse disponible | 60 × 0,2 = 12 kg |
| Énergie stockée | 12 × 9000 = 108 000 kcal |
| Nombre de jours | 108 000 ÷ 1500 = 72 jours |
Le calcul donne 72 jours, plus de deux mois. L'explication « pas assez de graisse pour hiberner » devient donc douteuse.
※ En réalité, le corps ne puise pas que dans la graisse : les protéines sont aussi décomposées. L'eau est également nécessaire. Ceci n'est qu'un repère maximal.
Utilisons ici, à l'envers, le repère déjà employé plusieurs fois sur ce site.
Une baisse de 10 °C divise la vitesse de réaction par environ deux
| Température normale | 37 °C |
| Température en hibernation (petit animal) | 7 °C |
| Écart de température | 37 − 7 = 30 °C |
| Nombre de tranches de 10 °C | 30 ÷ 10 = 3 fois |
| Facteur de ralentissement | 2 × 2 × 2 = 8 |
Autrement dit, l'énergie dépensée par jour est divisée par 8.
| Énergie dépensée par jour | 1500 ÷ 8 ≈ 188 kcal |
| Nombre de jours pour les mêmes 12 kg | 108 000 ÷ 188 ≈ 574 jours |
72 jours deviennent 574 jours. Plus d'un an et demi.
La réserve n'a pas augmenté d'un gramme. Seule la température a changé. Ce qui compte, ce n'est pas le numérateur, mais le dénominateur.
La graisse est une chaîne de carbone et d'hydrogène ; combinée à l'oxygène, elle donne du dioxyde de carbone et de l'eau. Riche en hydrogène, elle produit beaucoup d'eau.
| La décomposition de 100 g de graisse | produirait environ 107 g d'eau |
| Rapport au poids de départ | 107 ÷ 100 = 1,07 fois |
L'eau produite pèse plus lourd que la graisse brûlée. Si l'eau produite dépasse la perte de poids, c'est parce que l'oxygène de l'air s'y ajoute. La matière ne disparaît pas, elle change simplement de forme — le même principe que dans l'article sur la rouille.
À titre de comparaison, les mêmes 100 g donneraient environ 60 g d'eau pour le sucre, et environ 40 g pour les protéines. La graisse a l'avantage à la fois pour la densité énergétique et pour la production d'eau.
Si la bosse du chameau du désert est faite de graisse, c'est dû, dit-on, à ces deux propriétés. Transporter de la graisse est plus léger que transporter de l'eau directement, et elle se transforme en eau.
Les petits animaux en hibernation ne restent pas refroidis en permanence. Tous les quelques jours à quelques semaines, ils remontent leur température à la normale pendant quelques heures, puis la rebaissent.
Cela coûte très cher. On estime que l'essentiel de l'énergie dépensée pendant toute l'hibernation part dans ces moments de réveil.
| Sur l'ensemble de la dépense pendant l'hibernation | les réveils représenteraient 70 à 80 % |
| Part correspondant au temps refroidi | environ 10 − 8 = 20 % |
Voilà ce qui est étonnant. Après avoir divisé la dépense par huit, l'essentiel de cette économie est dépensé... pour se réveiller volontairement.
Si l'animal se réveille malgré tout, c'est qu'il doit y avoir un besoin auquel répondre. Maintenir l'immunité, dormir vraiment (une hypothèse veut qu'un vrai sommeil soit impossible à basse température), éliminer les déchets. Plusieurs hypothèses existent, mais rien n'est tranché.
Quelle est cette « chose à faire, quitte à sacrifier l'essentiel de l'économie » ? Ce calcul sert justement à faire surgir cette question.
Lycée+Baisser la température ne suffit pas
Le calcul ② supposait qu'une baisse de température entraîne automatiquement une baisse de la dépense. En réalité, il y a une étape de plus.
On sait que les animaux hibernants commencent à réduire eux-mêmes leur métabolisme avant même que la température ne baisse. Ce n'est pas le ralentissement qui résulte de la baisse de température, mais l'inverse : ils ralentissent d'abord, et laissent ensuite la température baisser.
C'est une différence de taille. Un animal simplement refroidi tremble pour maintenir sa température, ce qui consomme davantage d'énergie. L'hibernation n'est pas un « refroidissement » mais un basculement actif : « cesser de maintenir sa température ».
Et même une fois refroidi, l'animal surveille pour ne pas descendre sous un certain seuil. En cas de baisse excessive, il produit automatiquement de la chaleur pour remonter. Seul le point de consigne a été abaissé ; la régulation elle-même continue de fonctionner.
UniversitéSe refroidir ne suffit pas non plus
Baisser la température crée aussi des problèmes. À basse température, les membranes cellulaires durcissent, et le fonctionnement des enzymes change. Toutes les réactions ne ralentissent pas dans les mêmes proportions, donc des processus normalement synchronisés se désynchronisent.
Le cœur pose particulièrement problème. Chez la plupart des mammifères, une baisse de température provoque des battements irréguliers du cœur, puis son arrêt. Les animaux hibernants posséderaient un mécanisme leur permettant de garder un cœur qui fonctionne normalement même à basse température.
Le retour à la normale n'est pas simple non plus. Ramener un corps refroidi à sa température normale en quelques heures demande une énorme quantité de chaleur. Les animaux hibernants possèdent pour cela un tissu spécialisé (une graisse dédiée à la production de chaleur). Le nourrisson humain possède le même tissu, qui diminue fortement à l'âge adulte.
Autrement dit, l'hibernation n'est pas un mécanisme unique, mais la combinaison de plusieurs mécanismes : résister au froid, rester fonctionnel dans le froid, revenir rapidement à la normale. Le fait que l'humain ne les possède pas tous ensemble, voilà ce que recouvre « ne pas pouvoir hiberner ».
RechercheCe qui fait le plus débat en ce moment
- Pourquoi se réveiller, alors que cela coûte si cher ? Comme vu au point ④, l'essentiel de l'économie y est reconsommé. Immunité, sommeil, élimination des déchets : plusieurs hypothèses existent, mais aucune réponse définitive n'a été trouvée. On ignore la raison du comportement le plus coûteux du cycle.
- Pourquoi l'ours ne s'affaiblit-il pas ? Des mois sans bouger, sans manger, sans faire ses besoins, et pourtant presque aucune perte musculaire ni osseuse. On y voit une piste possible contre la fonte musculaire et osseuse liée à l'alitement ou à l'apesanteur. Des substances candidates ont été identifiées, mais l'élucidation reste en cours.
- Peut-on induire artificiellement un état similaire chez l'humain ? En 2020, une étude a rapporté que la stimulation de neurones spécifiques du cerveau chez la souris pouvait provoquer un état proche de l'hibernation, avec basse température et métabolisme réduit. Le fait que cela ait fonctionné même chez des souris qui n'hibernent pas naturellement a retenu l'attention. Mais reproduire cela chez l'humain reste une tout autre question.
- Des applications médicales sont espérées. Après un arrêt cardiaque ou un traumatisme grave, des traitements existent déjà pour protéger les organes en abaissant la température. Réduire le métabolisme plus profondément et plus sûrement élargirait le champ des patients qu'on pourrait sauver, pense-t-on, mais la mise en pratique reste lointaine.
L'hibernation est un phénomène courant chez des animaux familiers. Pourtant, une question aussi fondamentale que « pourquoi se réveiller » reste sans réponse. Un phénomène fréquent n'est pas forcément un phénomène bien compris.
Liens avec les manuels scolaires (par niveau)
| Niveau | Matière / unité | Passage de l'article |
|---|---|---|
| Collège | Sciences · corps et température des êtres vivants | Animaux homéothermes, notion de métabolisme |
| Lycée | Bases de biologie · métabolisme et énergie | Énergie de la graisse et calcul du nombre de jours |
| Lycée | Bases de chimie · vitesse de réaction et température | Moitié à 10 °C, huitième à 30 °C |
| Lycée+ | Biologie · régulation thermique et homéostasie | Ordre : métabolisme d'abord, température ensuite |
| Université | Physiologie · physiologie comparée | Cœur à basse température, tissu producteur de chaleur |
| Recherche | Biologie de l'hibernation (non résolu) | Raison des réveils périodiques, mécanisme de préservation musculaire |
| ― | Sécurité | Ne pas déranger un animal en hibernation, ne pas imiter un jeûne |
- Takahashi, T. M. et al., A discrete neuronal circuit induces a hibernation-like state in rodents, Nature 583, 2020.
- Carey, H. V., Andrews, M. T. & Martin, S. L., Mammalian hibernation, Physiological Reviews 83, 2003.
- Tøien, Ø. et al., Hibernation in black bears: independence of metabolic suppression from body temperature, Science 331, 2011.
- Geiser, F., série de travaux sur la suppression métabolique en hibernation et en torpeur.
- Documents du ministère japonais de l'Environnement et des collectivités locales sur la distance à garder avec la faune sauvage.
※ Température, dépense métabolique et durée varient fortement selon l'espèce et les conditions. Les calculs de cet article sont des ordres de grandeur pour saisir le mécanisme.
※Cet article est une vulgarisation scientifique à but informatif. Ne tentez pas vous-même un jeûne prolongé ou une baisse de température corporelle. Pour toute décision concernant votre santé, consultez un établissement médical. Pour le comportement à adopter face à la faune sauvage, suivez les recommandations du ministère de l'Environnement et des collectivités locales. Les chiffres indiqués sont des repères pour comprendre les mécanismes.