Afin d'interagir avec le monde multimodal qui nous entoure, nous devons intégrer simultanément différentes sources d'informations sensorielles (vision, audition, somesthésie...). Une question fondamentale est donc de savoir comment le cerveau intègre les éléments séparés d'un objet défini par plusieurs composantes sensorielles pour former un percept unifié. Le colliculus supérieur a été le principal modèle d'étude de l'intégration polymodale. Au niveau cortical, jusqu'à récemment, les phénomènes d'intégration polymodale paraissaient être une caractéristique que seules possédaient les aires associatives situées au sommet de la hiérarchie du traitement de l'information. Tout d'abord, notre première étude a porté sur les connexions cortico-corticales et a montré l'existence de projections directes entre aires corticales de sensorialités différentes chez le primate non humain. Ensuite, l'étude des projections entre différentes aires corticales sensorielles et motrices et le thalamus nous a permis de mettre en évidence l'existence de noyaux thalamiques qui, par leurs connexions, pourraient représenter une voie alternative pour le transfert des informations de différentes aires corticales sensorielles et/ou motrices. Le thalamus pourrait permettre un transfert plus rapide et même une intégration des informations. Par ailleurs, au niveau comportemental, l'intégration multisensorielle permet une amélioration de la perception. Une expérience que nous avons menée chez des singes macaques dans une tâche de détection de stimuli unimodaux et bimodaux a montré la présence d'un gain multisensoriel significatif qui est le plus marqué près du seuil, qui diminue pour des intensités croissantes au-dessus du seuil et qui, enfin, disparaît à fortes intensités. Enfin, chez ces animaux montrant sur le plan comportemental ce gain multisensoriel, nous avons exploré les mécanismes sous jacents de l'intégration multisensorielle au niveau des neurones du cortex auditif. Nous avons trouvé des neurones dont les propriétés de décharges reflètent une synergie multisensorielle entre audition et vision. Ainsi, par des approches anatomiques, comportementales et électrophysiologiques, nos résultats apportent des éléments fondamentaux sur les structures cérébrales impliquées dans l'intégration multisensorielle, leurs connexions et les mécanismes existant dans le cerveau pour traiter de façon efficace les différentes informations sensorielles, en vue de la genèse d'une réponse motrice.