Hibernation, torpeur : traverser l'hiver au ralenti

En 1946, dans les Chuckwalla Mountains de Californie, le naturaliste Edmund Jaeger tombe sur un engoulevent de Nuttall glissé dans une anfractuosité de roche : froid, immobile, à peine vivant. Deux ans plus tard, en 1948, il publie sa découverte. Ce petit oiseau ne se repose pas, il hiberne, et un individu suivi cet hiver-là serait resté en léthargie au moins quatre-vingt-cinq jours d'affilée. C'était la première fois qu'on documentait une véritable hibernation chez un oiseau ; à ce jour, l'engoulevent de Nuttall reste le seul connu à en être capable.

Je commence par cette anecdote parce qu'elle résume tout le problème du vocabulaire. Le mot hibernation charrie une image simple, presque enfantine : un animal qui dort tout l'hiver. La réalité est plus feuilletée. Derrière ce mot se cachent au moins deux états physiologiques distincts, et un troisième cas, celui de l'ours, qui divise encore les spécialistes. Nuançons donc, d'entrée, ce que le langage courant écrase.

Deux états, pas un continuum#

Commençons par le plus court. La torpeur est un ralentissement régulé du métabolisme, déclenché par un stress comme le froid ou le manque de nourriture, qui se termine par un réveil. Dans sa forme la plus fréquente, dite journalière, elle dure de trois à douze heures ; le réveil est commandé par l'horloge circadienne interne, celle-là même qui rythme nos jours et nos nuits. L'animal s'éteint la nuit ou aux heures difficiles, puis se rallume. L'hibernation, elle, est une dormance saisonnière qui s'étale sur plusieurs semaines à plusieurs mois, entrecoupée de réveils périodiques.

On pourrait croire que l'une n'est qu'une version prolongée de l'autre, un même phénomène étiré dans le temps. Les données racontent une autre histoire. En 2015, Thomas Ruf et Fritz Geiser ont passé au crible 214 espèces, 43 oiseaux et 171 mammifères, dans la revue Biological Reviews. Leur conclusion tranche avec l'intuition : la torpeur journalière et l'hibernation ne forment pas un continuum, mais deux états stables et séparés. Les hibernants sont nettement plus lourds, vivent à des latitudes plus hautes, autour de 35 degrés contre environ 25 pour les hétérothermes journaliers, et leur durée maximale de torpeur dépasse de plus de trente fois celle des seconds. Entre les deux groupes, la température corporelle minimale diffère d'environ 13 degrés. Deux stratégies, pas un dégradé.

Un mot sur le vocabulaire, puisque c'est le sujet. Le terme d'hibernation est réservé aux endothermes, oiseaux et mammifères. Un reptile ou un amphibien qui passe l'hiver au ralenti ne « hiberne » pas, il entre en brumation ; un arthropode, lui, relève de la diapause. Ces distinctions paraissent tatillonnes ; elles disent en réalité que ralentir sa propre machine n'est pas un mécanisme unique, mais plusieurs, apparus séparément dans des lignées différentes.

Les recordmen du froid corporel#

C'est chez les hibernants stricts que l'on trouve les valeurs les plus extrêmes. L'écureuil terrestre arctique, natif de la toundra, détient le record absolu de froid corporel jamais mesuré chez un mammifère vivant : sa température abdominale descend jusqu'à moins 2,9 degrés, sous le point de congélation, sans que son sang gèle. Chez les oiseaux, le colibri à queue métallique noire des Andes fait mieux encore ; lors d'une étude menée au Pérou vers 3 800 mètres d'altitude, deux individus ont été relevés en torpeur à 3,26 et 3,80 degrés, les températures les plus basses jamais enregistrées chez un oiseau. Sur les 26 colibris de six espèces capturés, 24 sont entrés en torpeur la nuit, quand l'air lui-même tombait à 2,4 degrés. Pour une bestiole dont le cœur bat de 1 000 à 1 200 fois par minute en vol, se laisser retomber à une cinquantaine de battements et couper jusqu'à 95 % de son métabolisme, c'est la différence entre passer la nuit et mourir de faim avant l'aube.

Plus près de nous, les hibernants européens offrent des chiffres presque aussi saisissants. La chauve-souris, dont le cœur peut monter de 400 à 1 000 battements par minute en pleine activité, tombe à environ 25 en torpeur, tandis que sa température glisse de 36 degrés à 3 ou 6 degrés ; en France, jusqu'à quatorze espèces passent ainsi l'hiver au fond des grottes, mines et carrières. La marmotte alpine, elle, ralentit sa respiration de seize inspirations par minute en été à une ou deux durant l'hibernation ; sa température chute des environs de 37 degrés à quelques degrés seulement, autour de 6 selon les sources, et elle sommeille cinq à six mois, d'octobre à mars ou avril. Sa dépense énergétique devient jusqu'à cinquante fois moindre qu'en été ; elle en ressort tout de même amaigrie d'environ un tiers de son poids.

Le loir gris pousse la logique plus loin. Après une frénésie alimentaire automnale de glands, faînes et châtaignes qui lui fait parfois doubler son poids, il s'enferme six à sept mois, et l'on a rapporté chez un individu une dormance proche de onze mois consécutifs. Il en perd jusqu'à la moitié de sa masse. Le hérisson, plus modeste, voit sa température passer de 36 à 5 degrés et son cœur ralentir de 150 à 280 battements jusqu'à cinq par minute, d'après plusieurs sources convergentes.

Reste le paradoxe le plus contre-intuitif de toute cette histoire : ce qui coûte le plus cher, dans une hibernation, ce n'est pas le sommeil, ce sont les réveils. La marmotte se réveille jusqu'à une vingtaine de fois au fil de la saison, quelques heures à chaque fois. Chez le hérisson, ces réveils périodiques, qui surviennent tous les quelques jours pour brûler de la graisse et remonter la température, engloutiraient jusqu'à 85 % de la dépense énergétique totale de l'hibernation, contre 15 % pour la léthargie continue. Le carburant de ces relances a un nom : la graisse brune, un tissu bourré de mitochondries où une protéine, l'UCP1, découple la production d'énergie pour fabriquer de la chaleur plutôt que de l'ATP. C'est elle qui rallume l'animal, encore et encore, tout au long de l'hiver.

L'ours, le cas qui divise encore#

Et l'ours, dans tout ça ? Voilà le hibernant que le grand public cite en premier et que les physiologistes rangent avec le plus de précautions. Sa température corporelle ne baisse que de 3 à 5 degrés, quand un hibernant strict frôle le zéro. Pendant des décennies, ce détail lui a valu l'étiquette de « faux hibernant » : trop chaud pour être sérieux, disait-on en substance.

L'histoire, ici, se répète avec une variante. En 2011, Øivind Tøien et ses collègues publient dans Science une étude sur l'ours noir qui rebat les cartes. Leur mesure clé : la suppression du métabolisme, ramené à 25-50 % du taux basal, est indépendante de la température corporelle. Autrement dit, l'ours ralentit massivement sa machine sans avoir besoin de se refroidir. Son rythme cardiaque tombe de 40 à 8 battements par minute avec une forte arythmie ; sa température, elle, reste régulée entre 30 et 36 degrés par cycles s'étalant sur plusieurs jours ; et son métabolisme réduit persiste plusieurs semaines après qu'il a quitté sa tanière. Sur ce point, l'intuition populaire avait tort et raison à la fois.

Depuis, une partie de la communauté scientifique reclasse l'ours en authentique hibernant, en se fondant non plus sur la chute de température mais sur cette suppression métabolique active. Le débat n'est pas clos pour autant ; selon les auteurs, on parle encore de torpeur continue, de sommeil hivernal ou d'hibernation. Ce serait trop simple de conclure que la science a « tranché » : elle a déplacé le critère, ce qui n'est pas la même chose.

Ni estivation, ni simple sommeil#

Une dernière confusion mérite d'être levée. Tout ce qui précède répond au froid et à la pénurie hivernale. Son pendant estival, la dormance déclenchée par la chaleur et la sécheresse, porte un autre nom et obéit à un autre signal : c'est l'estivation, pratiquée du poisson-poumon à certains escargots. Même ralentissement, saison opposée ; ne pas mélanger les deux.

Paradoxalement, c'est peut-être là que ces adaptations deviennent les plus parlantes pour notre époque. Le réveil de la marmotte, chez qui la couche de neige isolante s'amincit et où le printemps arrive avant les fleurs, se dérègle à mesure que les saisons se décalent. L'écureuil arctique, lui, tient son record grâce à un froid que le réchauffement rend moins fiable d'une année sur l'autre. Ces animaux ont mis des centaines de milliers d'années à caler leur horloge sur un hiver dont nous sommes en train de changer les règles. La question qui reste ouverte n'est pas de savoir s'ils dorment, mais si, à leur réveil, le monde qu'ils retrouveront ressemblera encore à celui qu'ils ont quitté.

Hibernation, torpeur : traverser l'hiver au ralenti

Deux états, pas un continuum#

Les recordmen du froid corporel#

L'ours, le cas qui divise encore#

Ni estivation, ni simple sommeil#

Sources#

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