Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2011-2012 / La biodynamie est considérée comme l'une des premières formes d'agriculture biologique moderne. Dans un contexte où les enjeux agroalimentaires et environnementaux occupent une place prépondérante dans les débats publics, j'ai décidé de porter mon attention sur cette forme d'agriculture alternative. Mon questionnement s'articule autour du rapport à l'altérité chez les biodynamistes et plus particulièrement des relations qu'ils entretiennent avec leur environnement. Pour approfondir cette question, j'ai réalisé une revue de littérature sur l'histoire et les enjeux de la biodynamie. J'ai aussi mené un travail ethnographique dans dix fermes en France et au Québec, principalement des fermes maraîchères, des vignobles et des herboristeries. À partir de cette expérience de terrain et des écrits consultés, je fais l'hypothèse que les relations à l'environnement chez les biodynamistes peuvent être traduites de manière satisfaisante à l'aide de trois concepts interdépendants : l'incorporation, l'habitation et la socialisation. Dans le mode de vie biodynamique, les agriculteurs sont encore les habitants de leurs terres et cherchent à nourrir leur famille et leur communauté en étant à l'écoute des rythmes du vivant et du cosmos et dans la plus grande autonomie possible. Ils valorisent l'expérience pratique, l'intuition et l'analogie pour guider leurs actions sans toutefois exclure la recherche et l'innovation. Les biodynamistes cherchent à reprendre conscience de l'unité d'un monde vivant où la connaissance de soi est indissociable de la connaissance de l'Autre.

L'agriculture doit évoluer vers une activité plus respectueuse de l'environnement tout en étant économiquement viable. Ce type d'agriculture, dite durable, requiert de nouveaux savoirs et savoir-faire. Or, nous montrons que la gestion des connaissances n’est pas suffisante en agriculture durable. Pour y remédier, nous proposons de développer un système informatisé de gestion des connaissances en agriculture. Nous l’appelons KOFIS. Nous faisons l’hypothèse que les méthodes de gestion de connaissances dans le monde industriel sont transposables en agriculture pour construire KOFIS. Notre travail parcourt les étapes qui suivent. Nous faisons un état de l’art sur la gestion des connaissances et sur son lien avec l’innovation. Nous discutons des acteurs potentiels de KOFIS et de leurs rôles respectifs. Puis, nous travaillons sur le patrimoine des connaissances en agriculture durable, sur la sélection des connaissances critiques ainsi que sur leur représentation dans l’outil. Les principales caractéristiques de l’architecture informatique de KOFIS sont décrites. In fine, le contenu de KOFIS est dynamique. Il capitalise de la connaissance et propose une démarche pour innover. KOFIS est un système socio-technique intégrant de nombreux acteurs, reposant sur un corpus de connaissances en partie codifié et sur des échanges informels organisés. Il permet une évolution partagée des connaissances du domaine. / Agriculture must evolve into a more environmentally-friendly approach, while remaining economically viable and socially interesting, which is necessary so that the process can be pursued in the long term, i.e that the process is sustainable. This type of agriculture is said to be sustainable. Sustainable agriculture has a systemic logic and therefore requires new types of knowledge and know-how. We show that knowledge is insufficiently managed in sustainable agriculture. We thus propose implement a knowledge management computing tool, which we called KOFIS. We make the assumption that the methods of management of knowledge in the industrial world are applied in agriculture to construct KOFIS. Our work followed the stages which follow. We make a state of the art on knowledge management and its bond with the innovating designs. After having presented some general information on knowledge, its typology and its cycle of management, we will move on its patrimonial management, then we will finish on the knowledge management for the innovative design. We discuss the potential actors of KOFIS and their possible implications. We deal with its contents, selection and form. At last, the main computing features of KOFIS are shown. The contents of KOFIS are dynamic. It capitalizes knowledge and also proposes a step to innovate. KOFIS is a sociotechnical system integrating numerous actors, based on a partially codified knowledge corpus and organized informal exchanges, generating a shared evolution of the domain knowledge.

Dans l'optique d'une agriculture plus durable, l'agriculture biologique offre l'opportunité d'une production agricole plus respectueuse de l'environnement. Néanmoins, en agriculture biologique, les niveaux de production sont inférieurs à ceux de l'agriculture conventionnelle. Le rendement et la teneur en protéines du blé biologique sont très variables et limités par de nombreux facteurs. Les faibles teneurs en protéines posent des difficultés de commercialisation car elles sont généralement inférieures au seuil de 10,5% que les organismes de collecte exigent pour les débouchés de panification. Afin d'améliorer les performances du blé biologique, dans un premier temps, les facteurs limitants et les pratiques agricoles expliquant ces performances ont été identifiés et hiérarchisés à l'aide d'un diagnostic agronomique réalisé en région Rhône-Alpes. Ce diagnostic a été réalisé à l'aide d'une méthode statistique innovante de mélange de modèles. Puis, des modèles permettant de prédire la distribution du rendement et de la densité d'une population d'adventices tardive à partir d'une densité précoce dans des parcelles de blé biologique, ont été mis au point à l'aide de la méthode de régression quantile. Ils permettent d'aider au raisonnement des pratiques de désherbage et de fertilisation. Enfin, une analyse des pratiques des agriculteurs a permis de prendre en compte la manière dont les agriculteurs prélèvent des informations sur leurs parcelles pour déclencher leurs pratiques. Des propositions sont ensuite discutées pour valoriser les résultats de ce travail dans la construction d'un outil d'aide à la décision destiné à raisonner les pratiques de désherbage et de fertilisation.

Le travail présenté s'inscrit dans une double préoccupation de protection intégrée des cultures et de sécurité sanitaire. L'objectif est d'étudier comment les pratiques culturales dans les champs de blé influent sur le développement de la fusariose de l'épi et la production de mycotoxines fusariennes. Les procédures d'échantillonnage pour le dosage des toxines ont d'abord été évaluées. Puis, nous avons analysé les corrélations éventuelles entre pratiques culturales, symptômes de fusariose sur l'épi, contamination en mycotoxines des grains, et infection de la parcelle par telle ou telle combinaison des différentes espèces (ou souches) de pathogènes. Deux dispositifs ont été suivis: un réseau comparant 30 parcelles cultivées en agriculture biologique dans des milieux différents, pendant deux ans, et un essai comparant différents systèmes de culture (biologique, conventionnel, intégré, et sans travail du sol avec couverture permanente) dans un même lieu, pendant quatre ans. Pour que les prélèvements au champ permettent de caractériser de façon fiable le niveau de contamination de la parcelle, nous avons établi quelques règles concernant la procédure de prélèvement: prélever une quantité suffisante d'épis (au moins 1 kg de grains), bien répartis dans la parcelle (quadriller la parcelle, par 10 botillons par exemple), broyer les grains pour homogénéiser au mieux l'échantillon sur lequel les toxines seront analysées. Avant même le broyage, une séparation soigneuse des grains et des organes végétatifs est essentielle pour que le niveau de contamination en toxines des premiers ne soit pas surévalué à cause de la présence de résidus des seconds, beaucoup plus fortement contaminés en termes de µg de toxine par kg de matière végétale. Aucune relation stable entre les symptômes visibles sur les épis et la contamination des grains par les mycotoxines n'a été observée dans nos conditions expérimentales, où les niveaux d'attaque et de contamination de nos parcelles sont restés en moyenne relativement modérés. Il ne semble donc pas possible d'établir un modèle prédisant la teneur en mycotoxines à la récolte à partir des symptômes observés auparavant sur les épis. Aucune des hypothèses simples de la littérature concernant un effet des pratiques culturales sur la fusariose de l'épi n'a été vraiment validée. En revanche, une corrélation positive a été observée entre un paramètre nutritionnel du blé, le rapport des quantités d'azote sur celles de fructose dans les épis à la floraison, et le taux d'infection des grains par les agents du complexe fusarien ou les symptômes visibles de la fusariose (intensité ou gravité). En ce qui concerne la production de mycotoxines fusariennes (et non plus les symptômes visibles de la maladie), nous avons trouvé qu'elle était corrélée à la présence de résidus de la culture précédente -pour autant que cette culture précédente soit sensible elle-même à la fusariose-, et à des valeurs faibles du rapport du taux d'azote sur celui de potassium dans les épis à la floraison. F. culmorum semble être une espèce très importante tant pour la production de déoxynivalénol que de nivalénol; sa plus forte présence dans les systèmes sans travail du sol pourrait expliquer les plus forts taux de contamination dans ce système. Cependant, la production de mycotoxines semble en partie résulter d'interactions complexes, de compétition ou de synergie, entre les différentes espèces de Fusarium productrices de toxines, ou entre elles et les espèces non productrices de toxines (faisant ou non partie du complexe fusarien); ces interactions probables contribuent à minimiser l'effet d'éventuels traitements fongicides de cultures. Ce travail suggère l'intérêt d'un travail à l'interface de l'agronomie et de la pathologie, à l'échelle du champ comme à l'échelle de la souche de pathogène, et appelle des études complémentaires à l'interface de ces champs d'activité.

La production animale augmente continuellement à l'échelle mondiale depuis quelques décennies, dans les pays développés d'abord et maintenant dans les pays en développement. Des systèmes industriels ont donc été développés pour améliorer la productivité des élevages, pour augmenter rapidement la production animale et pour fournir la nourriture consommée par les villes. Ils sont efficaces en termes de biosécurité et d'efficacité de conversion des aliments du bétail mais ils ont des incidences sur l'environnement telles que les émissions d'odeur, les émissions d'ammoniac ou de gaz à effet de serre, ou la pollution de l'eau. La durabilité de ces systèmes dépend de leur capacité à limiter leurs impacts sur la raréfaction des ressources naturelles et à limiter leurs fuites de sorte que l'environnement naturel et la biodiversité puissent être préservés près des élevages. Des systèmes de traitement onéreux ne pouvant pas être employés pour des raisons économiques, l'ingénierie écologique fournit les concepts qui peuvent aider à trouver des solutions plus efficientes économiquement et écologiquement. Notre travail a commencé avec la mise en route d'un système associant un bâtiment d'élevage de porcs, une séparation de phase liquide/solide de l'effluent du bâtiment, un lombrifiltre et un ensemble de zones humides artificielles. Destiné à augmenter l'efficacité de recyclage de l'eau et à produire des biomasses utilisables pour la nutrition animale, la fertilisation, la production d'énergie, etc., ce système combine donc la dilution élevée des effluents, permettant la diminution des émissions, à la réutilisation de l'eau et des nutriments. L'eau utilisée pour l'évacuation fréquente des déjections est ainsi recyclée. Les nutriments sont réutilisés sur l'exploitation agricole ou exportés. L'emprise au sol du système est environ 50 fois inférieure à celle requise pour l'épandage des effluents. L'objectif fondamental de la thèse était d'améliorer la compréhension du système pour en préciser les avantages et les limites. L'objectif finalisé était d'étudier si les connaissances produites permettaient d'améliorer la conception et la gestion du système. Des méthodes spécifiques ont été développées pour étudier, sous l'angle des processus et sous l'angle systémique, un dispositif dont les dimensions ne permettaient pas une reproduction dans un laboratoire. Elles ont été appliquées aux émissions gazeuses du lombrifiltre et à l'efficacité de traitement des zones humides artificielles. Nos résultats permettent de définir une " quantité optimale " d'effluent qui maximise la population de vers de terre (preferendum). Au-dessus de ce seuil, les vers de terre meurent en raison de conditions anoxiques. Quand la population de vers de terre est maximale, les émissions d'ammoniac et de gaz à effet de serre sont limitées en regard du flux d'intrant. Par conséquent, l'abondance de vers de terre peut être employée comme bioindicateur de faibles émissions dans les systèmes de transformation d'effluent. L'effet des lombriciens sur les émissions gazeuses est surtout indirect, par leur influence sur la structure de la couche organique, sa porosité, les transferts de matière et sa population microbienne. La " quantité optimale " transférée entre deux niveaux successifs peut être définie pour la production de végétation des zones humides artificielles. Par rapport à un système ouvert, le recyclage de l'eau induit un changement de la stoechiométrie des nutriments, en raison d'efficacités de traitement différentes de ces nutriments : par exemple, le taux de réduction du potassium est inférieur à celui de l'azote ; cette différence induit une augmentation de concentration en potassium dans l'eau par rapport à l'azote. La concentration en potassium se stabilise lorsque la rétention par tous les compartiments correspond à une diminution de masse équivalente au flux de potassium excrété par les animaux. Cela montre que la stoechiométrie des nutriments devrait changer dans les milieux agricoles et probablement dans les productions où l'efficacité du recyclage est augmentée. L'estimation du bilan de matière du système, montre que les émissions d'ammoniac et de gaz à effet de serre sont réduites par rapport aux flux d'azote, et que les produits organiques (lombricomposts et boues des lagunes) contribuent majoritairement à l'abattement des nutriments. Des recommandations pour la conception et la gestion des systèmes qui améliorent le recyclage des effluents sont proposées à partir de ces connaissances. Nos résultats ont été et pourront être mobilisés pour des buts socio-économiques.

A travers le cas de la région de Stockholm, cette thèse s'intéresse aux malentendus liés à la territorialisation du développement durable, c'est-à-dire au passage du discours politique à son application dans les territoires locaux. Ce travail remet plus particulièrement en question le postulat de la durabilité de l'agriculture biologique, à travers l'étude de réseaux d'agriculteurs biologiques dans la région métropolitaine de Stockholm. Dans une démarche géographique privilégiant la dimension sociale et politique du développement durable, une grille d'indicateurs est mise en place pour évaluer la durabilité du système alimentaire créé par les réseaux d'agriculteurs biologiques à deux échelles : celle des exploitations-membres, et celle du canal de commercialisation. L'étude met en évidence la plus-value économique et surtout sociale que les collectifs de vente directe apportent à la viabilité socio-économique des exploitations agricoles. Ils constituent aussi des tentatives pour redéfinir la qualité agroalimentaires sur des bases territoriales locales, en construisant une qualité fondée sur la confiance et le service. Les agriculteurs biologiques sont ensuite rapportés à leur territoire. Discours politique communal dans trois territoires (Huddinge, Södertälje et Enköping) et pratiques des agriculteurs sont mis en regard pour interroger leur place dans les projets locaux de développement durable. Les agriculteurs biologiques apparaissent en retrait au sein des systèmes locaux de gouvernance, ce qui est paradoxal dans le contexte suédois qui fait figure de modèle dans l'application du développement durable à l'échelle des territoires, et de pionnière européenne en matière de développement de l'agriculture biologique.

Le système agroalimentaire est au coeur des débats sociétaux et des inquiétudes des consommateurs. Les modes de production, de transformation, de distribution et de consommation qui prédominent, les plus rentables à court terme, ne sont pas les plus viables sur le plan écologique (Millstone et Lang, 2003; Reeves, 2003). Nitrates, pesticides, disparition de la surface arable, diminution des réserves d'eau potable, désertification, dérèglements climatiques, contamination, famine, épuisement des ressources halieutiques, brevets sur le vivant, concentration économique, exode rural... la liste des enjeux et des répercussions engendrées par l'agriculture technoscientifique intensive ne cesse de s'allonger. En marge de ce système et afin de contrebalancer ses effets, l'action des nouveaux mouvements sociaux économiques (NMSÉ) vise la mise en place d'alternatives agroalimentaires durables car ni le marché ni l'État ne sont aptes à réguler le secteur. C'est pourquoi les certifications sont utilisées en tant qu'instruments de marché, outils de développement durable et instruments de mobilisation des consommateurs. L'objectif de cette recherche est d'améliorer la connaissance des nouveaux mouvements sociaux économiques du secteur agroalimentaire et de développer une meilleure compréhension de la portée régulatoire de leurs activités sur le marché. Plus particulièrement, il s'agit d'identifier et de décrire le caractère normatif des mécanismes régulatoires en fonction de l'approche de l'encastrement social de Polanyi (1983, 2001), de la thèse postmoderniste de Maffesoli (1988, 2003) et de la théorie de la gouvernance par la société civile décrite notamment par Cashore (2002). Un objectif supplémentaire consiste à élaborer quelques éléments stratégiques en fonction de l'approche du consumérisme politique, lequel permet de décrire le segment visé. Le cadre méthodologique de cette recherche repose sur une étude de cas comparée afin d'évaluer les activités de certification de deux organisations faisant la promotion de référentiels de produits agroalimentaires. Cette recherche examine et compare le cas de l'Union paysanne et la certification bio-paysanne et le cas de l'appellation liée au terroir promue par Solidarité rurale du Québec. Les deux mouvements considèrent que les individus sont dépendants de la nature et de leurs semblables. C'est la vision substantielle de l'économie développée par Polanyi (2001). Même si les problèmes perçus sont différents, même si les solutions apportées divergent, les certifications bio-paysanne et de terroir apparaissent comme des institutions formelles d'encastrement. Leur influence en termes de régulation sociale apparaît toutefois mitigée. Le thème de l'espace est par ailleurs omniprésent dans les deux discours et chaque certification en reflète une dimension singulière: le projet de certification des produits bio-paysans, dans une mise en scène archaïque, présente un caractère structurant autour d'une proximité physique. Le projet de Solidarité rurale, un projet plus postmoderne, est initié autour d'une proximité psychologique. Quant à la dimension communautaire, chez l'Union paysanne celle-ci est relayée par un réseau alimentaire de proximité alors que chez Solidarité rurale, elle est exprimée par la connivence entre producteurs et consommateurs. Enfin, ces deux mouvements s'adressent à la fois au système politique et aux individus en tant que consommacteurs. On dote les produits de labels chargés de connotations culturelles ou environnementales et on utilise le marché à des fins de transformation sociale. On joint ainsi l'action collective à l'action collective individualisée des consuméristes politiques (Micheletti, 2003) pour qui la consommation est une forme d'action politique. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Agriculture, Système agroalimentaire, Nouveaux mouvements sociaux économiques, Certification, Labels, Agriculture biologique, Produits de terroir, Appellations.

Ce mémoire porte sur le potentiel de régulation des certifications sociales et environnementales dans un contexte de mondialisation de l'économie. Plus précisément, ce mémoire se concentre sur la capacité du commerce équitable, de l'agriculture biologique et des codes de conduite à améliorer les conditions de vie des collectivités du Sud en proie à la crise «globale» du coton. Depuis le milieu des années 1990, l'industrie du coton, de la production à la confection textile, traverse une crise sans précédent qui se concrétise sur les plans social, économique et environnemental. Pour de nombreux auteurs, cette crise est liée à l'incapacité du système de régulation conventionnel à exercer son pouvoir dans le nouveau paysage mondialisé. Certains d'entre eux posent ainsi les certifications sociales et environnementales comme de nouvelles forces de régulation alternative mieux adaptées au contexte de la mondialisation puisque leur influence transcende les frontières. C'est dans ce contexte que nous nous intéressons au potentiel de régulation du commerce équitable, de l'agriculture biologique et des codes de conduite en proposant de voir si ces certifications permettent d'améliorer réellement et durablement les conditions de vie des collectivités du Sud affectées par la crise du coton. Pour répondre à nos questions de recherche, nous avons décidé d'étudier une filière de coton certifié biologique et équitable en Inde. Notre collecte de données a été réalisée à partir d'une observation participante effectuée à toutes les étapes de la filière textile, de la rédaction d'un joumal ethnographique, d'une collecte documentaire et d'un corpus d'entrevues, menées pour la plupart avec des producteurs et des travailleurs de l'industrie textile. Il ressort de notre mémoire que les certifications permettent dans l'ensemble d'améliorer les conditions de vie des populations du Sud. D'abord, dans le contexte de la crise «globale» du coton, elles permettent de combler les failles du système en diminuant les problèmes rencontrés par les producteurs et les travailleurs du secteur textile. De plus, notre étude de cas révèle que les certifications renforcent les liens de partenariat entre tous les acteurs de la filière textile, permettant ainsi aux producteurs d'en devenir pour la première fois des parties prenantes. Finalement, la filière biologique et équitable a modifié les tendances actuelles associées aux chaînes d'approvisionnement textile (mobilité, segmentation, sous-traitance), ce qui démontre que les certifications ont un véritable pouvoir de transformation. Cependant, nous soutenons que lorsque ces changements ne sont pas accompagnés par un processus d'autonomisation, ils ne sont pas susceptibles de perdurer: tel est le cas des ouvriers que nous avons rencontrés. Nous concluons que l'inaptitude des certifications à créer une dynamique globale de développement souligne l'importance de les considérer comme des alternatives complémentaires à la régulation traditionnelle puisqu'elle seule a le pouvoir d'édicter des normes et règles profitables à tous. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Agriculture écologique, Commerce équitable, Code de conduite, Régulation, Alternative, Chaîne d'approvisionnement textile, Crise du coton, Inde.

L'agriculture doit évoluer vers une activité plus respectueuse de l'environnement tout en étant économiquement viable. Ce type d'agriculture, dite durable, requiert de nouveaux savoirs et savoir-faire. Or, nous montrons que la gestion des connaissances n'est pas suffisante en agriculture durable. Pour y remédier, nous proposons de développer un système informatisé de gestion des connaissances en agriculture. Nous l'appelons KOFIS. Nous faisons l'hypothèse que les méthodes de gestion de connaissances dans le monde industriel sont transposables en agriculture pour construire KOFIS. Notre travail parcourt les étapes qui suivent. Nous faisons un état de l'art sur la gestion des connaissances et sur son lien avec l'innovation. Nous discutons des acteurs potentiels de KOFIS et de leurs rôles respectifs. Puis, nous travaillons sur le patrimoine des connaissances en agriculture durable, sur la sélection des connaissances critiques ainsi que sur leur représentation dans l'outil. Les principales caractéristiques de l'architecture informatique de KOFIS sont décrites. In fine, le contenu de KOFIS est dynamique. Il capitalise de la connaissance et propose une démarche pour innover. KOFIS est un système socio-technique intégrant de nombreux acteurs, reposant sur un corpus de connaissances en partie codifié et sur des échanges informels organisés. Il permet une évolution partagée des connaissances du domaine.

L’agriculture intensive qui caractérise le bassin de la Seine depuis une cinquantaine d’années est basée sur la généralisation de l’usage des engrais de synthèse et des pesticides et la rupture de la complémentarité culture-élevage. Ce mode d’agriculture compromet aujourd’hui gravement la qualité des eaux souterraines et de surface, notamment par la contamination nitrique. La mise en œuvre d’alternatives qui permettraient de concilier production agricole et respect de la qualité de l’eau se heurte à beaucoup d’entraves, de nature techniques et sociales. Sur le plan technique, le manque de données de références et d’indicateurs rigoureux permettant d’évaluer les performances agronomiques et environnementales de systèmes agricoles alternatifs, est un frein majeur. Le premier objectif de cette thèse est donc de développer un cadre conceptuel solide pour évaluer ces performances en termes de capacité productive et de risque de lixiviation nitrique, à travers le bilan d’azote des sols. Nous avons tout d’abord établi, sur base d’une méta-analyse des données de la littérature, des relations robustes pour l’estimation de la quantité d’azote fixée par les légumineuses qui jouent un rôle essentiel dans la fertilisation des systèmes d’agriculture biologique. Nous avons alors pu étudier la relation fertilisation/rendement/surplus des systèmes agricoles, d’une part pour établir leurs trajectoires d’évolution dans 124 pays au cours des 50 dernières années à travers les données de la FAO, d’autre part pour comparer les performances agro-environnementales des principales rotations biologiques rencontrées dans le bassin de la Seine avec celles des rotations pratiquées en agriculture conventionnelle raisonnée. Nous avons enfin établi sur une base empirique la relation qui existe entre surplus, lixiviation et concentration des eaux de drainage sous terres arables et prairies permanentes. Nous montrons dans une seconde partie comment le cadre conceptuel d’analyse technique ainsi développé peut être utilement appliqué dans des territoires particuliers pour éclairer et orienter des logiques d’acteurs et crédibiliser certaines alternatives qui puissent nourrir une nécessaire transition vers des agrosystèmes plus durables. Une analyse détaillée de la situation des captages de la Plaine du Saulce, qui alimentent la ville d’Auxerre, et celle du champ captant de Flins-Aubergenville, qui fournit en eau potable l’Ouest parisien, est ainsi présentée. Des scénarios alternatifs, allant au-delà des simples aménagements de pratiques, sont proposés, en tenant compte du contexte géographique et hydrogéologique propre à chaque cas d’étude. / The intensive agriculture characterizing the Seine watershed since half a century is based on the generalization of the use of synthetic fertilizers and pesticides and by the rupture of the connection between crop and livestock systems. This system is nowadays compromising ground- and surface water quality, namely through nitrate contamination which mostly originates from agricultural losses. The implementation of technically proven and socially acceptable alternatives, allowing reconciling agricultural production and water quality preservation, encounters lots of obstructions of technical and social nature. From a technical point of view, sound reference data and rigorous indicators are lacking to assess the agronomical and environmental performance of alternative agro-systems. The first objective of this thesis is therefore to develop a sound conceptual framework to evaluate the productive capacity and the risk of nitrate lixiviation of agro-systems, through an improved version of the nitrogen soil surface balance. We first developed, based on a meta-analysis of the literature, robust relations to determine symbiotic nitrogen fixation by grain and forage legumes crops, which plays a central role in organic farming systems. We then could establish the relationship between total N fertilization, harvested yield and surplus of agro-systems, in order (i) to draw the trajectories of 124 countries over 50 years based on FAO data, and (ii) to compare the performance of the main organic crop rotations of the Seine basin and those of the conventional ‘reasoned’ agriculture. Finally, we established an empirical relationship linking N surplus, lixiviation and nitrate concentration in drainage water for arable land and permanent grassland. We show in a second part of this thesis how this conceptual framework of analysis can be useful in particular territories to highlight and guide stakeholder action, as well as to make more credible some alternatives which can feed the necessary transition toward more sustainable agro-systems. We analyze the situation of the drinking water abstraction areas of La Plaine du Saulce, supplying the city of Auxerre (Burgundy) as well as that of Flins-Aubergenville, supplying the western part of Paris agglomeration. We elaborate alternative scenarios for these regions, going much farther than the mere improvement of agricultural practices, and taking into account the peculiar geographical and hydro-geological context of each study case.