Les cactus absorbent et stockent le dioxyde de carbone la nuit, puis attendent le lever du soleil pour réaliser les réactions dépendantes de la lumière. Image : DGustafson.

Savez-vous de quel volume d’eau vous avez besoin par jour? Et quel serait ce volume pour une plante de jardin? Pour la plupart des gens, on parle d’environ deux litres pour rester en bonne santé, soit environ 15 litres par semaine. Certaines plantes ont besoin d’encore plus d’eau. Les humains et beaucoup de végétaux, y compris les fruits et légumes que nous consommons, nécessitent un grand volume d’eau par jour. Pour eux, passer plusieurs mois sans boire semble impossible.

Cependant, certaines plantes se sont adaptées pour survivre à de telles conditions. Par exemple, les cactus peuvent survivre pendant des mois sans pluie : ils se développent au cœur de déserts partout dans le monde, dans des conditions sèches et chaudes.

Qu’est-ce qu’un cactus ?

Les cactus saguaro sont particulèrement adaptés aux longs étés secs et chauds. Image : Miwasatoshi.

Les cactus font partie des plantes succulentes. La chair des plantes succulentes ressemble à une éponge, capable d’aspirer beaucoup d’eau. Elles sont aussi couvertes d’un épiderme très épais et cireux. Le mot épiderme est composé de deux mots : « épi » qui signifie « couvrir » et « derme » qui sgnifie « peau ».

Les plantes succulentes n’ont d’habitude pas de feuilles comme les arbres. A la place, elles ont des épines. Au contraire des feuilles des arbres, ces épines ne font pas la photosynthèse ; elles sont devenues dures et piquantes, pour protéger la plante des animaux. C’est dans l’épiderme que les cactus font la photosynthèse, c’est pourquoi la plante est entièrement verte.

 La vie sans eau

Lorsqu’il pleut dans le désert, les cactus absorbent rapidement de grandes quantités d’eau par leurs racines. L’intérieur du cactus est comme une éponge, il peut donc retenir énormément d’eau. En fait, certains cactus saguaro peuvent conserver jusqu’à 900 kg d’eau. Ils survivent grâce à ces réserves lorsqu’il ne pleut pas.

Les cactus survivent pendant des mois sans eau parce qu’ils en utilisent très peu dans la photosynthèse. Les plantes perdent beaucoup d’eau lorsqu’ils ouvrent leurs stomates pour capter le dioxyde de carbone nécessaire à la photosynthèse, en particulier dans les déserts, chauds et secs. Les cactus perdent moins d’eau, puisqu’ils n’ouvrent leurs stomates que la nuit. Il ne fait pas aussi chaud et sec que pendant le jour, et moins d’eau s’évaporera donc de la plante.

La plus grande partie du CO2 pénètre la plante par un stomate, petite ouverture encadrée par des cellules de garde. Les stomates se retrouvent principalement dans les feuilles des végétaux. Pour plus de détails, cliquez ici.

La respiration nocturne

Les cactus obtiennent le CO2 dont ils ont besoin pendant la nuit, mais la photosynthèse nécessite tout de même de la lumière. Les cactus conservent donc le CO2 capté la nuit dans leurs cellules sous la forme d’un composé chimique appelé acide malique.

Les plantes à métabolisme CAM n’absorbent le dioxyde de carbone que la nuit, lorsque leurs stomates sont ouverts. Pour plus de détails, cliquez ici.

Pendant la journée, l’acide malique est reconverti en CO2. Les rayons du soleil permettent aux réactions dépendantes de la lumière de fournir de l’énergie nécessaire à la réalisation du cycle de Calvin, et ainsi de convertir le CO2 en sucres. Ce type de photosynthèse est appelé « Métabolisme Crassuléen Acide » (« Crassulacean Acid Metabolism » en anglais) puisque le CO2 est stocké sous forme d’acide pendant la nuit.

A mesure que les biologistes étudient la photosynthèse chez les végétaux, ils se rendent compte qu’en plus des cactus, d’autres plantes utilisent le métabolisme CAM. Par exemple, certaines plantes parviennent à l’utiliser alternativement avec un autre métabolisme. Même certaines plantes aquatiques utilisent ce métabolisme. Les plantes CAM se retrouvent un peu partout dans le monde, et démontrent une adaptation importante à leur environnement, dans des cadres où soit l’eau, soit le CO2 viennent à manquer.

Images : Wikimedia Commons. Photo de plante : Frank Vincentz. Coupe de feuille et cycle jour/nuit : Sabine Deviche.