Aujourd'hui, la cancérologie ambulatoire représente 80% des hospitalisations de jour en France. Le nombre de patients et les coûts associés augmentent régulièrement. Il est donc important, dans le contexte de contraction budgétaire en santé, d'étudier l'efficience de ces systèmes. Dans cet article, les contributions en recherche opérationnelle et génie industriel sur la chimiothérapie ambulatoire sont analysées. Les principales spécificités organisationnelles et les défis que pose ce système en modélisation sont présentés. Un cas d'étude permet de mettre en évidence les angles morts de la littérature, et en particulier le très faible nombre d'articles qui étudient l'intégration entre les services ambulatoires et la pharmacie qui prépare les chimiothérapies. Ces enjeux sont au coeur de l'étude de la chimiothérapie ambulatoire.