Dans certaines circonstances pathologiques, les cellules peuvent changer de différenciation. Il s'agit de la métaplasie. Par exemple, sous l'influence des fumées inhalées du tabac, les cellules respiratoires ciliées de la muqueuse bronchique peuvent se transformer en cellules malpihiennes.
Par ailleurs, au cours du processus cancéreux, les cellules différenciées peuvent perdre leur différenciation et devenir anaplasique.