Alors que la compétition pour le contrôle de l’Arctique s’intensifie, la recherche se concentre de plus en plus sur l’optimisation des performances des militaires en conditions de grand froid, où le manque de sommeil et d’appétit, l’altitude et les contraintes liées au matériel peuvent affecter leur efficacité au combat.
Les chercheurs de la division Nutrition militaire de l’Institut de médecine environnementale de l’armée américaine (US Army Research Institute of Environmental Medicine – USARIEM) à Natick, Massachusetts, étudient les contraintes physiologiques rencontrées par les combattants. En ajustant l’alimentation, l’exercice physique et les conditions environnementales, ils s’emploient à définir la meilleure stratégie nutritionnelle pour fournir l’énergie nécessaire à l’augmentation de la létalité des soldats.
Les effets négatifs du grand froid sur les combattants
Dans les environnements extrêmement froids, le terrain difficile, les vêtements encombrants, le matériel lourd et le processus naturel de régulation thermique du corps obligent les soldats à dépenser plus d’énergie. Beaucoup d’entre eux ne bénéficient pas d’un apport nutritionnel ou d’un sommeil suffisants, explique Harris Lieberman, psychologue de la recherche à l’USARIEM.
« La privation de sommeil est fréquente lors des déploiements, » précise-t-il, « et en conditions de froid, les militaires ne mangent pas assez pour compenser leur niveau d’activité. »
La Défense américaine dispose d’une version adaptée du repas prêt à consommer (MRE) pour le grand froid, déshydratée afin d’éviter la congélation. Cependant, elle doit être réhydratée avant consommation, ce qui prend du temps, une contrainte que tous les combattants ne peuvent pas s’offrir. Beaucoup ne s’alimentent donc pas pendant les phases d’activité intense. Ce déficit nutritionnel impacte leur énergie, élément crucial pour mener à bien leurs missions, précise Lee Margolis, physiologiste nutritionnel à l’USARIEM et ancien militaire.
« En conditions extrêmes, les dépenses énergétiques peuvent atteindre entre 5 000 et 7 000 calories par jour », explique-t-il. « Alors qu’en temps normal, un individu moyen brûle entre 2 000 et 3 000 calories quotidiennes. »
Les hautes altitudes, caractérisées par une moindre concentration en oxygène, influent également sur les dépenses énergétiques — même chez des opérateurs d’élite — et modifient la capacité du corps à métaboliser les aliments pour produire de l’énergie.
« Il est essentiel de développer des solutions pour compenser les effets de l’altitude », souligne James McClung, chef de la division Nutrition militaire au sein de l’USARIEM. « La nutrition joue un rôle clé dans ce domaine. »
D’autres facteurs, comme le gel du matériel entraînant une défaillance de ses fonctions, peuvent aussi nuire à la productivité des soldats.
Reproduire des températures extrêmes
Les chercheurs se rendent régulièrement dans des climats froids comme en Alaska ou en Norvège pour leurs études, mais peuvent également réaliser certains tests dans leurs laboratoires. Les chambres climatiques Doriot de l’USARIEM comportent deux vastes enceintes intérieures : l’une dédiée aux essais sur humains, l’autre aux tests sur équipement.
« Nous sommes capables de recréer n’importe quel type de climat imaginable », explique Jeff Faulkner, responsable des installations.
Les températures dans ces chambres varient de +165 à -65 degrés Celsius, avec la capacité de générer des vents de 65 km/h, de la pluie et de la neige. Des tapis roulants inclinés permettent à cinq soldats de s’exercer simultanément à une vitesse de 24 km/h sur une pente de 12 degrés. Des salles de conditionnement plus petites peuvent atteindre des températures jusqu’à -72 degrés.
Dans l’une de ces petites chambres, Harris Lieberman mène une étude sur le comportement, la physiologie et les performances de soldats fatigués et soumis au stress en condition de froid, afin de déterminer les besoins nutritionnels susceptibles d’améliorer leur rendement.
Après des tests préalables et des mesures de la composition corporelle, les volontaires participant au programme de recherche des laboratoires de Natick passent deux jours et une nuit dans une salle à 16 degrés Celsius. Equipés de tenues adaptées au froid, ils réalisent diverses activités physiques telles que du vélo stationnaire et des tests de force manuelle, destinés à mesurer leurs temps de réaction et vigilance.
Ils passent également des évaluations cognitives pour apprécier leur acuité mentale, tout en consommant principalement des rations militaires ajustées par des diététiciens selon leurs besoins. Le sommeil leur est volontairement limité. « Face à l’imprévu, êtes-vous capable de réagir efficacement et de gérer correctement la situation ? » s’interroge Lieberman, en référence à l’objectif final de l’étude.
Glucides, lipides, protéines : quel régime pour l’équilibre énergétique ?
Parallèlement, les équipes de l’USARIEM approfondissent leur compréhension des macronutriments les plus adaptés aux soldats en environnements froids. Leur but est d’éviter que ces derniers dépensent plus d’énergie qu’ils n’en absorbent.
« Nous étudions l’utilisation des macronutriments pour contrer le déséquilibre énergétique négatif — c’est-à-dire la situation où l’on ne mange pas assez pour maintenir les performances physiques ou cognitives — une réalité associée à une baisse d’efficacité et à un risque accru de blessure », précise James McClung.
« Nous avons observé notamment une baisse de la puissance musculaire dans les membres inférieurs », détaille Lee Margolis à propos du déséquilibre énergétique. « En situation de combat, votre capacité à vous déplacer rapidement, surtout avec un équipement lourd, peut faire la différence entre la vie et la mort. »
Ces recherches, menées depuis plusieurs années, ont conduit au développement d’une ration plus énergétique, la close combat assault ration (CCAR), qui a récemment remplacé la first strike ration pour les troupes d’assaut.
En 2016, en collaboration avec l’Institut norvégien de recherche de défense (FFI), l’USARIEM a étudié sur le terrain comment les soldats métabolisent des prototypes de barres énergétiques élaborées par la division Combat Feeding du Soldier Center de l’Army Combat Capabilities Development Command. Un de ces encas était riche en glucides, l’autre en protéines. Les retours ont montré que, bien que les volontaires consommaient ces barres, ils mangeaient finalement moins de leurs rations normales, ce qui créait des déficits énergétiques.
Une étude en laboratoire menée en 2022 a analysé la consommation alimentaire en proposant un prototype à plus forte teneur en lipides. Les lipides fournissant plus de calories par gramme que glucides ou protéines, une barre plus grasse peut apporter plus d’énergie dans un volume réduit, ce qui pourrait alléger la charge portée par le soldat lors des opérations.
En alimentant les volontaires avec ce prototype, les chercheurs voulaient vérifier si la consommation énergétique pouvait être augmentée.
Tous les participants ont finalement absorbé davantage de calories que lors des études précédentes. Cependant, la plupart des déficits énergétiques sont restés modérés sans engendrer d’effets négatifs, explique Emily Howard, physiologiste nutritionnelle à l’USARIEM impliquée dans l’étude. La conclusion principale : la quantité totale de nourriture consommée par le combattant est le facteur le plus déterminant pour maintenir ses performances, davantage que la composition précise des aliments.
Cependant, comme les soldats mangent peu en conditions de froid, les recherches visant à optimiser la composition des macronutriments dans les rations se poursuivent.
L’évolution des tactiques alimentaires
Une étude à venir analysera la performance de miliaires en marche avec charge en conditions de grand froid, en fonction de la consommation de deux prototypes de barres : l’une plus énergétique et riche en lipides, l’autre moins calorique et plus riche en glucides. Les chercheurs mesureront également les niveaux d’oxygène et de dioxyde de carbone des volontaires.
« Nous pouvons déterminer si leur organisme utilise principalement des glucides, des lipides ou une combinaison des deux pendant l’exercice », précise Lee Margolis.
Cette étude évaluera aussi les variations de la glycémie, des niveaux d’insuline, ainsi que les réponses hormonales, afin de comprendre dans quelle mesure ces carburants soutiennent les soldats lors de longues marches ou de phases où ils doivent accélérer.
L’équipe de Margolis prévoit également des observations durant l’exercice annuel Arctic Edge en Alaska en 2026 pour étudier l’usage des MRE adaptées au grand froid et de leurs compléments par les militaires.
À l’issue de ces recherches, les résultats seront transmis à la division Combat Feeding, servant de recommandations pour modifier les rations actuelles ou en concevoir de nouvelles.