La photosynthèse des plantes CAM

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De nombreuses plantes succulentes appartenant à plusieurs familles (Cactacées, Crassulacées, Euphorbiacées, ...) très adaptées à la sécheresse (xérophytes) présentent un métabolisme photosynthétique original, la photosynthèse de type CAM (pour Crassulacean Acid Metabolism = métabolisme acide des Crassulacées).

Ce métabolisme est proche de celui des plantes en C4 puisqu'il présente une première incorporation du CO2 dans un composé organique à 4 carbones.

Au lieu que ce métabolisme se réalise dans deux types de cellules chlorophylliennes comme chez les plantes en C4, il se déroule dans les même cellules. La disjonction entre la fixation primaire du CO2 dans le malate et l'incorporation finale via le cycle de Calvin (formation des trioses) se réalise dans le temps:

  • la nuit, les stomates demeurent ouverts et le CO2 est incorporé dans le le malate. Celui-ci est mis en réserve dans la vacuole des cellules.
  • le jour, alors que les stomates sont fermés, le malate sort de la vacuole puis est décarboxylé. Le CO2 libéré il est alors incorporé par la Rubisco (cycle de Calvin).


Schéma très simplifié du métabolisme CAM montrant la disjonction dans le temps de l'ncorporation primaire du CO2 dans un composé en C4, le malate (la nuit, stomates ouverts) et l'incorporation finale du CO2 par le cycle de Calvin (le jour, grâce à la lumière, stomates fermés).


Schéma plus détaillé du métabolisme CAM. Tout se passe dans la même cellule du mesophylle mais les événements qui se déroulent la nuit ont été placés sur des fonds plus sombres (à gauche de la figure).

Ce type de métabolisme représente une bonne adaptation à la sécheresse puisque la plante peut limiter sa transpiration le jour en fermant totalement ses stomates et conserver une incorporation du CO2 la nuit aux heures les plus fraîches.

Remarquons que de nombreuses plantes CAM comme les Cactacées ou les Crassulacées montrent de plus d'autres adaptations anatomiques ou morphologiques à la sécheresse (réduction de la surface des feuilles, épines, réserves d'eau, etc.)