Les techniques d'imagerie vasculaire cérébrale IRM ou scanner constituent des outils incontournables aussi bien en diagnostic clinique qu'en recherche biomédicale. Si ces techniques restent non invasives, leur résolution au mieux millimétrique représente une limite dans l'observation des processus mis en jeu au niveau cellulaire. De fait, la microscopie de fluorescence à deux photons, de résolution micrométrique, s'impose comme un dispositif complémentaire majeur dans la recherche en neurobiologie et en oncologie. Cet article propose un descriptif de la technique mise en jeu dans ce type d'imagerie, du dispositif expérimental utilisé pour l'acquisition des données sur animal vivant, jusqu'à un état de l'art de la conception d'agents de contraste fluorescents pour l'utilisation in vivo.