Dans un environnement multisensoriel, notre système nerveux traite un nombre élevé d'informations en continu. Dans cette thèse, nous posons la question de savoir où et comment des stimuli extérieurs sont intégrés dans le cerveau, et de l'influence de l'intégration multisensorielle sur le comportement. A l'aide d'une installation rotative associée à un écran et projecteur, nous avons pu explorer les effets que les stimuli vestibulaire et visuel ont sur la larve de poisson zèbre. Durant des stimulations uni- et multisensorielles, nous avons enregistré le comportement des animaux en suivant la rotation de leurs yeux, et analysé leur réponse neuronale, en utilisant un microscope à feuille de lumière. D'un point de vue comportemental, nous avons trouvé que la cohérence entre les deux stimuli avait un impact fort sur la réponse, et que l'association cohérente entre les stimuli vestibulaire et visuel déclenchait un comportement super-additif. Certains neurones du cerveau répondaient aux deux modalités, et étaient localisés de manière stéréotypée. Ces neurones pouvaient être modélisés linéairement, et certains d'entre eux étaient super-additifs. Ce travail aide à comprendre comment une stimulation vestibulaire, difficile à évoquer, est traitée quand elle est combinée avec une stimulation visuelle, à l'échelle du cerveau dans son intégralité. La région multisensorielle découverte pourrait servir de base à de futurs travaux sur l'intégration multisensorielle.