Les motifs élaborés sur les ailes des papillons sont un exemple de symétrie bilatérale.

La symétrie en biologie est la disposition équilibrée des parties du corps ou des formes autour d’un point central ou d’un axe. C’est-à-dire que la taille, la forme et l’emplacement relatif d’un côté d’une ligne de séparation reflète la taille, la forme et l’emplacement relatif de l’autre côté.

Dans la nature, il existe trois types de symétrie de base : sphérique, radiale ou bilatérale. Les plans corporels de la plupart des organismes multicellulaires présentent l’une de ces formes. Une petite minorité ne présente aucune symétrie (est asymétrique).

La symétrie reflète essentiellement l’ordre. Malgré le fait qu’il existe infiniment plus de façons de construire un corps asymétrique qu’un corps symétrique, peu d’animaux présentent un plan corporel asymétrique (Than 2005). La symétrie bilatérale est si courante – et les preuves fossiles montrent qu’elle s’est installée chez les animaux dès 500 millions d’années – que de nombreux scientifiques pensent qu’il ne peut s’agir d’une coïncidence (Than 2005). Les scientifiques reconnaissent également que la symétrie d’un objet est liée à son attrait esthétique, et que les humains sont particulièrement attirés par la symétrie.

En biologie, la symétrie est approximative. Par exemple, les feuilles des plantes, bien que considérées comme symétriques, correspondent rarement exactement lorsqu’elles sont pliées en deux. En outre, la symétrie peut se référer uniquement à la forme externe et non à l’anatomie interne.

Symétrie sphérique

Volvox aureus

En symétrie sphérique, tout plan qui passe par le centre de l’objet divise la forme en deux moitiés identiques qui sont des images miroir l’une de l’autre. De tels objets ont la forme de sphères ou de globes. Par exemple, une balle ronde présente une symétrie sphérique.

Dans la nature, la symétrie sphérique est présentée par la forme externe de nombreuses algues coloniales, telles que Volvox.

Symétrie radiale

En symétrie radiale, tous les plans passant par un axe central (normalement vertical) divise la forme en deux moitiés identiques qui sont des images miroir l’une de l’autre. Une telle forme aura des extrémités distinctes (généralement le haut et le bas) et tout plan qui passe par son axe longitudinal (une ligne d’une extrémité à l’autre en passant par le centre) créera deux moitiés similaires (Towle 1989).

Anémone de mer

Ces organismes ressemblent à une tarte où plusieurs plans de coupe produisent des morceaux à peu près identiques. Un organisme à symétrie radiale ne présente ni côté gauche ni côté droit. Ils ont uniquement une surface supérieure et une surface inférieure.

Animaux à symétrie radiale : La plupart des animaux à symétrie radiale sont symétriques autour d’un axe s’étendant du centre de la surface orale, qui contient la bouche, au centre de l’extrémité opposée, ou aborale. Ce type de symétrie convient particulièrement aux animaux sessiles, comme l’anémone de mer, aux animaux flottants, comme les méduses, et aux organismes à déplacement lent, comme les étoiles de mer (voir les formes particulières de symétrie radiale). Les animaux des phyla cnidaria et echinodermata présentent une symétrie radiale, au moins à un moment de leur cycle de vie. Les concombres de mer, un échinoderme, présentent une symétrie bilatérale à l’âge adulte.

Plantes à symétrie radiale : De nombreuses fleurs, comme les boutons d’or et les jonquilles, sont symétriques radialement (également connues sous le nom d’actinomorphes). Des pétales, des sépales et des étamines à peu près identiques se trouvent à intervalles réguliers autour du centre de la fleur.

Formes spéciales de symétrie radiale

Tétramérisme : De nombreuses méduses ont quatre canaux radiaux et présentent donc une symétrie radiale tétramère.

Pentamérisme :

Un oursin

Cette variante de la symétrie radiale (également appelée symétrie pentaradiale et pentagonale) dispose des parties à peu près égales autour d’un axe central selon des orientations distantes de 72°. Les membres du phyla echinodermata (comme les étoiles de mer) disposent les parties autour de l’axe des formes. Les exemples incluent les Pentaspheridae, le groupe de genres Pentinastrum dans les Euchitoniidae, et Cicorrhegma (Circoporidae). Comme les autres échinodermes, les oursins présentent une symétrie quintuple (pentamérisme). La symétrie pentamère n’est pas évidente au premier coup d’œil, mais elle est facilement visible dans la coquille séchée de l’oursin. Les plantes à fleurs présentent une symétrie de cinq plus fréquemment que toute autre forme.

Vers 1510-1516 de notre ère, Léonard de Vinci a déterminé que chez de nombreuses plantes, une sixième feuille se tient au-dessus de la première. Cet arrangement est devenu plus tard connu sous le nom de phyllotaxie 2/5, un système où les répétitions de cinq feuilles se produisent en deux tours de l’axe. C’est le plus commun de tous les modèles de disposition des feuilles.

Symétrie bilatérale

En symétrie bilatérale (également appelée symétrie plane), un seul plan (appelé plan sagittal) divisera un organisme en moitiés grossièrement symétriques (en ce qui concerne l’aspect extérieur uniquement). Il existe donc une symétrie de réflexion approximative. Souvent, les deux moitiés peuvent être désignées par les termes “moitié droite” et “moitié gauche”, par exemple dans le cas d’un animal dont la direction principale de mouvement se situe dans le plan de symétrie. Un exemple serait un avion, où un plan passant par le centre du plan de la pointe à la queue diviserait le plan en deux parties égales (sur la surface externe).

La plupart des animaux sont symétriques bilatéralement, y compris les humains, et appartiennent au groupe des Bilateria. Le plus ancien animal bilatéral connu est le Vernanimalcula. La symétrie bilatérale permet la rationalisation, favorise la formation d’un centre nerveux central, contribue à la céphalisation (concentration des tissus nerveux et des organes des sens dans la tête), et favorise les organismes en mouvement actif, généralement en direction de la tête. La symétrie bilatérale se retrouve chez les insectes, les araignées, les vers et de nombreux autres invertébrés, et constitue également un aspect des vertébrés.

Les fleurs telles que les orchidées et les pois de senteur présentent une symétrie bilatérale (également appelée zygomorphie). Les feuilles de la plupart des plantes sont également symétriques bilatéralement.

Asymétrie

Au sein des animaux, un seul groupe présente une véritable asymétrie, l’embranchement des Porifères (éponges).

Radiata et Bilateria

Deux divisions taxonomiques, les Radiata et les Bilateria, utilisent la symétrie comme partie de leurs caractéristiques de définition. Les Radiata et les Bilateria sont des branches du taxon Eumetazoa (tous les grands groupes d’animaux sauf les éponges).

Les Radiata sont les animaux à symétrie radiale du sous-regnum Eumetazoa. Le terme Radiata a eu plusieurs significations dans l’histoire de la classification. Il a été appliqué aux échinodermes, bien que les échinodermes soient membres des Bilateria, parce qu’ils présentent une symétrie bilatérale dans leurs stades de développement. Thomas Cavalier-Smith a défini en 1983 un sous-royaume appelé Radiata, composé des phylums Porifera, Myxozoa, Placozoa, Cnidaria et Ctenophora, c’est-à-dire de tous les animaux qui ne font pas partie des Bilateria. La classification des Cinq Royaumes de Lynn Margulis et K. V. Schwartz ne conserve que les Cnidaria et les Ctenophora dans Radiata.

Bien que la symétrie radiale soit généralement donnée comme une caractéristique déterminante des radiates, les larves planula nageant librement des cnidaires présentent une symétrie bilatérale, tout comme certains cnidaires adultes. Les cténophores présentent une symétrie biradiale, ce qui signifie qu’il existe une symétrie bilatérale sous-jacente, par opposition à la symétrie radiale complète des cnidaires. L’axe corporel principal entre la bouche et leur organe sensoriel, le statocyste, qui se trouve exactement à l’opposé de la bouche, offre une symétrie radiale. Cette symétrie est brisée superficiellement dans la partie inférieure des créatures par les deux tentacules et dans la partie supérieure par la chambre digestive, qui est séparée en plusieurs canaux. La symétrie inférieure est décalée en rond par rapport à la supérieure de quatre-vingt-dix degrés, formant une dissymétrie ou une forme biradiale.

Les Bilateria, ayant une symétrie bilatérale, constituent un sous-regnum (un groupe majeur) d’animaux, comprenant la majorité des phyla ; les exceptions les plus notables sont les éponges et les cnidaires. Pour la plupart, les Bilateria ont des corps qui se développent à partir de trois couches germinales différentes, appelées endoderme, mésoderme et ectoderme. De ce fait, ils sont appelés triploblastiques. Presque tous sont symétriques bilatéralement, ou à peu près. L’exception la plus notable est celle des échinodermes, qui présentent une symétrie radiale à l’âge adulte, mais une symétrie bilatérale à l’état larvaire. Il existe au moins deux superphyla (principales lignées) de Bilateria. Les deutérostomes comprennent les échinodermes, les hémichordés, les chordés et peut-être quelques phyla plus petits. Les protostomes comprennent la plupart des autres, comme les arthropodes, les annélides, les mollusques, les vers plats, et ainsi de suite.

• Luria, S. A., S. J. Gould, et S. Singer. 1981. Une vue de la vie. Menlo Park, CA : The Benajamin/Cummings Publishing Co. ISBN 0-8053-6648-2.
• Heads, M. 1984. Principia Botanica : La contribution de Croizat à la botanique. Tuatara 27(1) : 26-48.
• Than, K. 2005. La symétrie dans la nature : Fundamental Fact or Human Bias Live Science.com. Consulté le 23 décembre 2007.
• Towle, A. 1989. Modern Biology. Austin, TX : Holt, Rinehart et Winston. ISBN 0-03-013919-8.