Les peroxysomes sont de petits organites liés à la membrane que l'on trouve dans le cytoplasme de presque toutes les cellules eucaryotes, y compris les plantes, les animaux, les protistes et les champignons. Contrairement à la plupart des organites, qui sont des structures à double membrane, les peroxysomes possèdent une seule bicouche lipidique. Ils ne contiennent pas leur propre ADN et dépendent donc de protéines importées du cytoplasme via des signaux de ciblage peroxysomaux.
Les peroxysomes mesurent entre 0,1 et 1 µm de diamètre, ce qui en fait l'un des plus petits organites. Leur membrane unique est composée de phospholipides avec des groupes de tête hydrophiles faisant face au cytosol et des queues hydrophobes dirigées vers l'intérieur, créant une frontière compacte et dynamique qui régule l'importation et l'exportation de métabolites.
Chaque peroxysome abrite au moins 50 enzymes distinctes. L’organite se caractérise par un noyau cristallin riche en urate oxydase, qui dégrade l’acide urique. La catalase, l'enzyme la plus abondante, neutralise le peroxyde d'hydrogène (H₂O₂) produit lors des réactions métaboliques en le convertissant en eau et en oxygène. Ce répertoire enzymatique sous-tend le rôle du peroxysome dans la détoxification et la biosynthèse.
Les peroxysomes se répliquent selon un mécanisme de fission similaire à celui des mitochondries. Lorsqu’un peroxysome dépasse une taille critique – grâce à l’importation de protéines et de lipides supplémentaires – il se divise en deux organites filles, chacune héritant d’un complément complet d’enzymes. Cette auto-réplication permet aux peroxysomes d'évoluer avec la demande métabolique cellulaire sans apport génomique.
Les peroxysomes sont au cœur de plusieurs voies cataboliques. Dans le foie, ils oxydent les acides gras à longue chaîne et détoxifient l’éthanol, empêchant ainsi l’accumulation de lipides toxiques dans les tissus neuraux. Ils participent également à la synthèse des acides biliaires, essentiels à la digestion des graisses et à l’absorption de la vitamine B₁₂. Dans les reins, les enzymes peroxysomales inhibent la formation de calculs rénaux à base de calcium.
Les espèces réactives de l’oxygène (ROS) sont des sous-produits inévitables de la respiration cellulaire. Les peroxysomes équilibrent la production de ROS avec l'activité de la catalase et d'autres enzymes antioxydantes, protégeant à la fois l'organite et la cellule des dommages oxydatifs tout en permettant une signalisation dépendante des ROS.
Les neurones dépendent des peroxysomes pour la synthèse des plasmalogènes, une classe unique de phospholipides qui sont des composants essentiels de la myéline. L'intégrité de la myéline est essentielle à la conduction rapide de l'influx nerveux ; des déficits de la fonction peroxysomale ont été associés à des troubles démyélinisants tels que la sclérose en plaques et la sclérose latérale amyotrophique.
Dans les cellules végétales, les peroxysomes facilitent la photorespiration en convertissant le phosphoglycérate en glycérate, qui est ensuite renvoyé aux chloroplastes pour le cycle de Calvin. Pendant la germination des graines, la β-oxydation peroxysomale décompose les lipides stockés en sucres qui alimentent la croissance précoce, soulignant la polyvalence de l'organite à travers les règnes.