La dissémination métastatique constitue la véritable cause de la malignité des cancers. Son ciblage est bien plus difficile que celui de la prolifération cellulaire car la métastase, comme l'angiogenèse, met en jeu des interactions complexes entre la tumeur et le stroma ; la contribution des voies de l'adhésion et de la motilité s'ajoute à celle des voies de la prolifération et de la survie cellulaire. L'extension à distance, de façon discontinue par rapport à la tumeur originale, est une caractéristique majeure des cancers et la principale cause de la mort des patients. Les cellules cancéreuses empruntent deux voies principales de dissémination : la voie lymphatique, conduisant à l'invasion des ganglions lymphatiques qui drainent la région où évolue la tumeur ; et la voie sanguine, conduisant à l'invasion d'organes à distance comme le foie, le cerveau, l'os ou le poumon. La métastase est inscrite dans les propriétés de la tumeur primitive, comme le montre l'analyse moléculaire comparée de la tumeur primitive et de ses métastases : leur similarité est toujours supérieure à celle que l'on pourrait attendre de l'activation générale de « gènes de métastase » ou de l'inhibition de « gènes suppresseurs de métastase ». Parmi les voies de signalisation impliquées dans le phénomène métastatique, on peut mentionner la voie des intégrines, la voie dutransforming growth factor beta(TGFβ), la voie des chimiokines, la voie des récepteurs à dépendance et bien d'autres. Ces voies ouvrent une possibilité de ciblage, à l'aide d'anticorps thérapeutiques ou de petites molécules inhibitrices des kinases qui interviennent dans ces voies de signalisation, mais aucun médicament proprement anti-métastatique n'est encore disponible : la complexité et la diversité des processus permettant l'émergence des métastases, le fait que les mécanismes d'activation soient beaucoup plus souvent épigénétiques que mutationnels, et qu'ils ne sont le plus souvent que des processus physiologiques dévoyés par la cellule maligne, rendent l'approche thérapeutique de la métastase particulièrement difficile.