Symétrie dans le vivant

[kaya45]

Quelqu'un peut il m'expliquer brièvement ou est l'état de l'art sur les questions de la symétrie dans la biologie.

Par exemple pour la plupart des vertébrés on a une symétrie droite /gauche.
Mais les organes internes ne sont pas disposés selon la symétrie. (organes uniques,etc)

Comment on explique un peu tout ça? quels sont les avantages ? pourquoi des êtres symétrique plutôt que non ? un avantage de doubler les organes? (pourquoi pas deux cœurs à ce moment là), Comment cela se forme au niveau du développement cellulaire, etc


bref tout ce qui touche à ce sujet, je connais même pas les mots savants utilisés pour décrire tout ça, où même si c'est étudié plus que ça,
mais je suis preneur de toute information.
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[Amanuensis]

Difficile de parler d'explication dans le domaine.

Pour la symétrie bilatérale des animaux mobiles, on peut faire un parallèle avec les voiture (mais aussi les chariots, les carrosses, etc., les avions, les hélicoptères, ...), qui ont une symétrie bilatérale approximative assez comparable avec celle des animaux mobiles, et là on peut demander l'explication aux ingénieurs concepteurs. En gros ce sera qu'une conception et une fabrication symétrique est plus simple, et que les autres axes potentiels ne peuvent pas être symétrique du fait de la mobilité sur Terre: il y a un avant et un arrière fonctionnellement distincts, et il y a un haut et un bas du fait de la pesanteur ; il ne reste que la symétrie bilatérale. (Pour les véhicules dans l'espace, on observe des symétries cylindriques ou plus souvent rien du tout.)

Des branches animales on pu récupérer une symétrie approximative plus grande quand il y a évolution vers une vie fixée, comme dans le cas des berniques, qu'on peut voir comme de symétrie approximative cylindrique (plus d'avant et d'arrière). D'autres proches ont évolué en se fixant vers pas de symétrie bien nette (huître, moule) alors que d'autres proches, restées mobiles, gardent à peu près la symétrie bilatérale (coquilles saint-jacques). Une autre branche un peu plus éloignée, les céphalopodes, montre un mélange particulier entre une symétrie bilatérale (le corps) et une symétrie plus cylindrique (les tentacules).

A contrario, il y a plein d'exemples d'animaux mobiles qui ne sont pas à symétrie bilatérale approximative, comme les escargots, les étoiles de mer, les méduses, etc. On remarquera néanmoins chez les gastéropodes une branche qui a évolué vers la symétrie bilatérale approximative, les limaces (terrestres ou marines).

Bref, le vivant est fort divers, et il n'y aura pas je le crains d'explication générale, juste des grandes tendances avec exceptions. Plutôt que chercher des règles, il est peut-être au moins aussi intéressant d'examiner toute la diversité.

S'il y a une explication générale aux symétries, c'est vraisemblablement juste la simplicité, une forme symétrique pouvant se construire par multiplication d'une même forme (en rotation, méduses, coraux, …, en translation ,vers annelés, millepattes, …, en translation-rotation, nombre de végétaux.

Le monde microscopique est plus riche encore, moins contraint par l'axe haut-bas de la pesanteur (radiolaires).

[Geb]

Bonjour,

Quelqu'un peut il m'expliquer brièvement ou est l'état de l'art sur les questions de la symétrie dans la biologie.

L’édition de mars 2016 du magazine Max Planck Research était justement consacrée à la symétrie dans le vivant. Dans un article (intitulé : « A Cinch for the Brain ») écrit par une certaine Stefanie Reinberger, dont le sujet est la latéralisation dans le cerveau, on peut lire ces quelques lignes :

The asymmetric structure of amino acids, which also determines how proteins are combined, is primarily responsible for the anatomy. Even in the earliest stages of embryonic development, the asymmetric structure of the molecules determines how the individual components are arranged in the newly developing organism.

J’imagine donc qu’il y a des travaux scientifiques de nature à corroborer ces propos. Mais je ne pourrais en dire plus…

Cordialement.

[Amanuensis]

En fait l'asymétrie de toutes les molécules du vivant ou presque rend plus intéressantes encore les symétries approximatives des cellules ou des organismes.

On est en face d'une émergence courante, répétée, d'une propriété à partir de phénomènes moléculaires qui ne l'ont pas du tout. On peut comprendre le soif d'explications devant cet apparent paradoxe.

(À l'opposé, la symétrie des cristaux révèle une symétrie à l'échelle moléculaire ; tout le contraire pour le vivant...)

[A voir en vidéo sur Futura]

[LXR]

Pour l'assymétrie des molécules du vivant je suis d'accord. Mais déjà lorsqu'on passe au stade des polymères, qui sont certes des molécules mais faisant intervenir une répétition séquentielle, ou alors les assemblages supramoléculaires alors on est souvent symétrique voire même géométrique: microtubule, filament d'actine, molécule d'ADN, bactériophage lambda, MTOC (géométrie/symétrie impressionnante), pore nucléaire (impressionnant aussi)......Peut-être que dès lors qu'une organisation spatiale, une topoplogie doit être respectée, la symétrie offrirait un avantage (meilleures répartition des forces, équilibre,...) lorsque cela est nécessaire. Par exemple le bactériophage lambda, étant un virus, est incapable de se mouvoir par lui-même. Pourtant sa morphologie ferait penser à un insecte, ou un module lunaire , qui intuitivement nous permet de l'orienter verticalement, dans la position qu'il doit adopter sur la membrane des bactéries pour pouvoir les infecter. Donc cette morphologie très équilibrée doit lui permettre spontanément de se positionner correctement à la surface des bactéries pour les infecter. Ce n'est que mon avis personnel.

[Amanuensis]

Oui, j'aurais dû être plus extensif en écrivant «les symétries approximatives des cellules ou des organismes», en écrivant quelque chose comme «les symétries approximatives à de plus grandes échelles, celles des macromolécules, des organites cellulaires, des cellules ou des organismes».

Effectivement, l'émergence de symétries approximatives (et mêmes exactes à un certain sens) apparaît dès l'échelle des macro-molécules, comme indiqué dans le message précédent.

[kaya45]

Merci, il y a quelques éléments de réponse, après c'est vrai que le sujet peut être vaste.
je ne veux pas non plus tomber dans l'intelligent design, et tout ça, trop souvent récupéré, mais ce n'est qu'a moitié convaincant.
D'autres formes de vie peuvent être tout aussi efficaces, même asymétriques, ou basées sur d'autres formes géométrique, puisqu'en fait je pense que c’était ça mon propos, la géométrie dans le vivant.

Après on ne peut pas aller beaucoup plus loin sans tomber dans l'hypothèse, ou l'opinion donc merci d'avoir répondu.

[minushabens]

C'est peut-être juste que la symétrie bilatérale est la forme la plus simple à mettre en place une foisqu'on a un axe, et un axe est quasiment obligatoire dès qu'on a des entrées et des sorties (un tube digestife chez l'animal) tant soit peu organisé (par opposition à la cellule chez laquelle les échanges se font sur toute la surface de membrane).

[Amanuensis]

Comme écrit plus tôt dans la discussion, pour arriver à la symétrie bilatérale, un axe ne suffit pas. Des animaux comme les méduses ou les étoiles de mer ne sont pas à symétrie bilatérale apparente, mais on bien un axe de symétrie (même si pour les secondes, leur origine bilatère est détectable).

[D'ailleurs en systématiques les «bilatériens» sont tous les animaux sauf spongiaires, cnidaires (méduses, corail, ...), cténaires (salpes), placozoaires et autres. (Certaines lignées de ces embranchements peuvent présenter une symétrie bilatérale, mais d'origine apparemment distincte de celle des bilatériens.)

Les deux axes amenant la symétrie bilatérale sont celui cité (avant/arrière du tube digestif mais surtout du mouvement) et l'axe dorso-ventral venant de la pesanteur (mais pas toujours aligné selon la pesanteur, suite à évolutions particulières). On remarque les animaux à symétrie seulement axial vivent en général avec cet axe aligné avec la pesanteur.

[minushabens]

Mon message était quelque peu sybillin. Je pensais à l'embryogénèse et aux gènes de développement. Une fois qu'un axe a été établi, grâce aux gènes contrôlant la polarité et la segmentation, il suffit d'envoyer à chaque structure le message "dupliquez-vous". Finalement ce qui caractérise le bilatérien est le fait que chaque organe est en deux exemplaires (quoiqu'on puissse aussi obtenir une forme en hélice...). Donc s'il suffit d'un simple message universel on peut penser que sa mise en place a nécessité peu de mutations.

Tout ça est très spéculatif bien sûr.