La dopamine joue un rôle majeur dans diverses fonctions cérébrales comme la récompense, l’apprentissage, la régulation des comportements moteurs, etc. Des dysfonctionnements dans la signalisation dopaminergique sont associés à de nombreuses maladies neuropsychiatriques, telles que la schizophrénie, la toxicomanie ou la maladie de Parkinson. La dopamine exerce ses effets cellulaires principalement par la modulation de la voie AMPc/PKA qui, dans les neurones, joue un rôle essentiel dans la régulation de nombreuses propriétés cellulaires comme la croissance axonale, l’efficacité de la transmission synaptique, ou encore l’excitabilité et la plasticité neuronale. Cette cascade de signalisation est confinée dans des domaines subcellulaires spécifiques ainsi que sur une échelle de temps précise. Le développement de biosenseurs optiques codés génétiquement pour mesurer l’AMPc ou l’activité PKA a considérablement amélioré notre compréhension de ces processus dans les neurones vivants : ils permettent un suivi des cascades de signalisation, avec une résolution temporelle de quelques secondes, à l’échelle cellulaire et même subcellulaire. Dans cette revue, nous décrivons des données récentes qui mettent en évidence les caractéristiques spatiales et temporelles de la cascade AMPc/PKA lors de l’intégration de signaux neuromodulateurs, en particulier par la dopamine. L’imagerie de biosenseurs, en fournissant une haute résolution de lecture de ces événements, émerge aujourd’hui comme un outil de pointe pour décrypter les mécanismes subtils de la signalisation intracellulaire.