La collaboration/coordination des cellules dans un organisme est essentielle à son bon fonctionnement. En particulier, le nombre de cellules reste à peu près constant grâce à un équilibre activement maintenu entre la production de nouvelles cellules par division cellulaire et la mort naturelle des cellules. Cet équilibre repose sur la communication entre cellules par signaux chimiques ou mécaniques. Certains signaux stimulent la division cellulaire tandis que d'autres l'inhibent.
Les tumeurs sont constituées de cellules qui ignorent les signaux indiquant aux cellules de ne pas se diviser. Ainsi, ces cellules se divisent de façon incontrôlée et forment une masse qui ne cesse de croître.
Lorsque les cellules tumorales acquièrent la capacité à s'extraire de leur organe d'origine et à coloniser d'autres organes, la tumeur devient maligne : on parle alors de cancer. Les nouvelles tumeurs formées par les cellules ayant migré sont appelées métastases. Les cellules cancéreuses ont également la capacité à manipuler les cellules saines : elles favorisent la croissance de vaisseau sanguin (angiogenèse) permettant de leur apporter les nutriments nécessaires à leur croissance.
Le cycle cellulaire (et donc la division cellulaire) est un processus étroitement surveillé dans les cellules par une série de mécanismes moléculaires de contrôle faisant appel à des protéines et donc à des gènes. Par exemple, un de ces mécanismes permet de compter les divisions cellulaires et bloque indéfiniment le cycle cellulaire lorsqu'un nombre maximal fixé de division a été atteint.
Cependant, à chaque cycle cellulaire, les cellules peuvent accumuler des mutations (cf. Chapitre - Mutations). Les cellules tumorales sont des cellules ayant accumulé des mutations dans plusieurs gènes de contrôle du cycle cellulaire, et dans lesquelles le cycle cellulaire n'est donc plus efficacement contrôlé. La dérégulation du cycle cellulaire qui s'ensuit conduit les cellules à ignorer les signaux qui normalement déclenchent l'arrêt du cycle, et confère aux cellules une capacité à se diviser indéfiniment (immortalité).
Nous ne sommes pas tous égaux face au cancer. Les analyses statistiques démontrent que le fait de posséder certains allèles augmente la probabilité de développer un cancer. Par exemple, les femmes qui possèdent certains allèles délétères du gène BRCA1 (Breast Cancer 1) ont 50% de chance de plus de développer un cancer du sein la population générale. Ainsi, la probabilité qu'elles atteignent l'âge de 70 ans lorsqu'elles en ont 25 est 30% plus faible que pour le reste de la population.
Le cancer résultant de l'accumulation de mutations, l'exposition aux agents mutagènes augmente le risque de développer un cancer. Parmi les facteurs de risques environnementaux pour le cancer, on peut citer l'exposition aux UV, la cigarette, l'alcool, l'exposition à la radioactivité, etc... mais aussi l'infection par certains virus comme les papillomavirus, transmissibles sexuellement et responsables de cancers du col de l'utérus, ou encore les virus des hépatites (cancers du foie).
Remarque : les verrues sont des tumeurs bénignes causés par des papillomavirus ! Le virus infecte les cellules souches de la peau et stimule leur prolifération.