La thèse est basée sur deux expériences avec des fermes-pilotes. ECOFARM est une recherche qui a été menée entre 1993 et 1996 avec des fermes mixtes laitières biologiques en vue de développer un système de production durable. PROP'EAU-SABLE est une expérience débutée en 1997 et encore en cours au moment de la publication de cette thèse. Cette deuxième recherche est menée avec des fermes conventionnelles (grandes cultures et polyculture-élevage) dans le but de réduire la pollution azotée des eaux souterraines. Les deux expérimentations ont permis d'établir une méthode de développement de systèmes de production durable en ferme-pilote. La méthode est basée sur la sélection d'indicateurs et de normes en relation avec les objectifs du système de production agricole à développer. Un premier relevé des indices, constituant un état initial des lieux, est effectué dans chacune des fermes-pilotes soigneusement sélectionnées au préalalble pour participer à l'expérience. Ensuite, en fonction des indices relevés, les agriculteurs-pilotes sont progressivement amenés à améliorer leur ferme. Les techniques utilisées à cette fin constituent, petit à petit, des méthodes systémiques de gestion. A terme, ces méthodes sont destinées à être diffusées au sein de la profession agricole. Outre l'étude méthodologique de développement de systèmes de production en ferme-pilote, la recherche ECOFARM a fait l'objet d'une étude approfondie des indicateurs de gestion de l'azote. Cette étude est présentée sous la forme de trois projets de publications scientifiques. Dans un premier projet d'article, les flux d'azote ont été analysés au niveau de l'assolement des fermes-pilotes. Le calcul de l'indicateur SBA (Solde du Bilan d'Azote) a permis de constater des différences importantes entre les fermes. Il est apparu que ces différences sont stables au cours des trois années d'observation malgré des pratiques de fertilisation fort variables d'une année à l'autre. Sur trois années de suivi, seule une ferme sur huit a dépassé la norme. En moyenne, le SBA a été situé à 93kg N.ha exp -1.an exp -1. La fixation symbiotique et la fertilisation ont contribué chacune pour un tiers, en moyenne, des entrées d'azote sur l'assolement. Les productions végétales ont contribué pour un tiers environ aux sorties d'azote de l'assolement. Une relation positive a été mise en évidence entre le SBA d'une part et la fertilisation et la production animale d'autre part. Une relation négative a été montrée entre le SBA et la Surface Agricole Utile (SAU). L'indicateur APL (Azote Potentiellement Lessivable) est analysé dans un deuxième projet d'article. L'étude a mis en évidence l'avantage d'effectuer un prélévement de sol jusqu'à 1,5 m de profondeur. Il est apparu que, lorsque les conditions climatiques ont entraîné une augmentation générale des reliquats d'azote nitrique dans le sol, les fermes biologiques n'étaient pas à l'abri d'un risque de pollution des eaux souterraines. La mise au point d'un indicateur transformé : l'APL relatif, a permis la comparaison des fermes malgré la forte variabilité interannuelle de l'APL. Le calcul de l'APL pour chaque culture prise séparément a permis de dégager les cultures à risques des cultures sans risques pour le lessivage de l'azote dans les systèmes de production mixtes laitiers biologiques. Le troisième projet d'article présente les résultats de l'analyse de la relation entre le SBA, l'APL et les caractéristiques des six fermes-pilotes. Il est apparu que ni les SBA ni l'APL ne sont significativement liés aux caractéristiques des fermes-pilotes lorsque les régressions sont effectuées à partir des données annuelles. Au contraire, lorsque les observations sont menées sur plusieurs années, la moyenne des valeurs s'est avérée significativement liée à plusieurs caractéristiques des fermes-pilotes. Ainsi, des relations ont été trouvées entre l'APL moyen et la fertilisation, la charge animale, l'estimation de la volatilisation à l'épandage et le taux de matière organique du sol. Des équations significatives relient aussi le SBA aux pertes sur le chemin de la traite et à la volatilisation à l'épandage. Une relation où SBA = 1,22 APL + 4,26 (Bilan humique) - 77 a été mise en évidence pour le groupe de fermes-pilotes où la surface de prairies pâturées et mixtes est comprise entre 23,4 et 55% de la SAU. Des développements de cette relation ont abouti à calculer une limite empirique du SBA pour chaque ferme en fonction de la part de prairies pâturées et mixtes dans la SAU ce qui permet un meilleur contrôle des risques de pollution azotée. La relation entre SBA, APL et le bilan humique permet, en outre, d'envisager de calculer en ferme un risque de lessivage de l'azote à partir du bilan annuel d'azote de l'assolement.