Méthode de mesure in vivo de niveaux de concentration d'oxygène dans des fluides ou des tissus d'animaux, consistant notamment: à administrer à l'animal une substance sonde fluorescente, biocompatible, sensible à la réduction d'oxygène et possédant une intensité de fluorescence non réduite connue, en une quantité suffisante pour permettre à la sonde de s'accumuler dans le fluide ou dans les tissus; à exposer le fluide ou les tissus à la lumière d'excitation; à mesurer l'intensité de l'émission de lumière fluorescente de la sonde dans le fluide ou dans les tissus et à déterminer le niveau de concentration d'oxygène du fluide ou des tissus en comparant l'intensité de fluorescence non réduite connue avec l'intensité de fluorescence mesurée. Ladite méthode utilise de préférence une sonde fluorescente biocompatible comprenant de l'acide pyrènebutyrique ou sa forme de sel biocompatible.