Les tubules malpighiens sont des structures spécialisées que l’on trouve dans les systèmes digestifs de nombreux arthropodes, y compris la plupart des insectes, qui se chargent de l’excrétion et de l’osmorégulation. Les tubules sont généralement disposés par paires et ont une structure contournée qui augmente leur surface.

Les tubules malpighiens s’étendent du tube digestif, généralement la zone située entre l'intestin moyen et l'intestin postérieur, dans l’hémolymphe — un mélange de sang et de liquide interstitiel présent chez les insectes et autres arthropodes, ainsi que dans la plupart des mollusques.

Contrairement à d’autres systèmes d'excrétion, il manque aux processus excrétoires des tubules malpighiens une étape de filtration. Les déchets métaboliques, comme l’acide urique, se diffusent dans les tubules à partir de l’hémolymphe.

Les tubules sont tapissés d’une couche d’épithéliums de transport. Ces cellules épithéliales spécialisées contiennent des pompes qui transportent activement les ions, comme le sodium (Na⁺) et le potassium (K⁺), de l’hémolymphe à l’intérieur du tubule, appelé le lumen. L’osmose permet à l’eau de suivre passivement les ions dans les tubules.

Depuis le lumen du tubule, l’eau, les ions et les déchets se déplacent de l’intestin au rectum. De minuscules microvillosités saillantes qui tapissent l’intérieur des tubules aident à maximiser le couplage soluté-eau et la propulsion des cristaux d’acide urique à travers les tubules.

Dans le rectum, les glandes spécialisées pompent beaucoup d’ions de nouveau dans l’hémolymphe. L’osmose permet à nouveau à l’eau de suivre les ions dans l’hémolymphe passivement. Les déchets azotés restants, constitués principalement d’acide urique concentré, peuvent ensuite être excrétés du rectum sous forme de pâte ou de poudre, avec des excréments. Ce système de recyclage de l’eau et des ions permet efficacement à l’animal de conserver l’eau dans des environnements déshydratants tels que les déserts.

Le nombre de tubules malpighiens varie à travers les espèces, les stades de développement et même les individus. Par exemple, les fourmis ouvrières des espèces Crematogaster lineolata et Myrmicina americana ont environ 5 tubules malpighiens, tandis que les criquets pèlerins (Schistocerca gregaria) en ont environ 250 !