La combinaison de la microscopie optique et de la génétique moléculaire, l'optogénétique, a bouleversé le domaine des neurosciences. L’opsines et d’indicateurs fluorescents codés génétiquement permet de contrôler et suivre optiquement l’activité neuronale de manière peu invasive. La stimulation à 2 photons permet d’adresser individuellement centaines de neurones en profondeur du cerveau, mais la puissance laser nécessaire entraîne des effets thermiques photo-induits qu’il est nécessaire d’évaluer précisément, puisqu’ils sont susceptibles d’altérer certaines fonctions neuronales. Dans ce manuscrit, nous décrivons le développement d'une sonde thermométrique basée sur la luminescence, permettant de mesurer in vivo la température à l'extrémité d'une fibre optique lors d’une stimulation optogénétique à 2 photons. Cette sonde offre la sensibilité thermique de 0,05 K, la résolution temporelle de 2 ms et spatiale comparable à la taille neuronale (~15μm). Elle permet d’estimer l’élévation thermique induite par diverses conditions d’illumination optogénétique. Pour évaluer l'altération de l'activité neuronale lors de telles variations, nous avons développé une plateforme qui contrôle la température à l'échelle du micron. Nous générons des formes thermiques arbitraires et rapidement reconfigurables en projetant un motif d’illumination sur un ensemble homogène de nanoparticules plasmoniques absorbantes. Enfin, nous avons utilisé ce concept de contrôle thermique pour développer des dispositifs de contrôle du front d'onde basés sur des résistances induisant des effets thermo-optiques. Une matrices de micro-lentilles permettent l'imagerie calcique à différentes profondeurs simultanément.