La différence de rendement mécanique entre 52/27 et le braquet (presque) équivalent 36/19 est assez, voire très, faible. Par contre, ton témoignage me rappelle un élément dont les pistards tiennent compte : à développement égal, les plus petits couples plateau/pignon favoriseraient les accélérations alors que les plus gros couples avantageraient le maintien d'une vitesse constante.
Théoriquement, une plus grande vitesse de défilement de la chaîne, pour une vitesse du cycliste donnée, sur les gros couples plateaux/pignons augmente l'inertie. Mais l'inertie de l'ensemble cycliste+vélo dépend de la vitesse et cette vitesse diminue dans les ascensions. Le cycliste doit donc compenser cette diminution de l'inertie en appliquant une force plus constante sur les pédales pour ne pas subir des accélérations/décélérations lors de chaque rotation du pédalier. Pratiquement, il faut davantage tirer sur la pédale montante dans les ascensions que sur le plat et ce n'est pas "naturel" parce que les ischio-jambiers sont moins forts que les quadriceps et habituellement moins entraînés pour cet effort. Une augmentation de l'inertie par l'augmentation de la vitesse de défilement de la chaîne régularise légèrement le pédalage, donc permet au cycliste de moins tirer sur la pédale montante et de "mieux enrouler".
On est d'accord qu'on est au niveau des gains marginaux étant donné la masse relativement faible de la chaîne (environ 240 gr ?). On pourrait aussi obtenir le même avantage avec des roues plus lourdes... mais celles-ci seraient pénalisantes par l'augmentation de l'énergie potentielle qu'elles exigeraient pendant l'ascension.
Dans tous les cas, la théorie confirme tes impressions mais je suis incapable de chiffrer l'avantage. Cet avantage serait cependant plus élevé dans les forts pourcentages, pour autant que tu puisses rester sur le grand plateau sans croiser la chaîne au maximum.