Ce travail propose d'analyser et de modéliser le fonctionnement biophysique et décisionnel d'un système prairial irrigué par gravité. Il est appliqué aux prairies plurispécifiques de Crau. Le système étudié est découpé en deux sous-systèmes : le sous-système biophysique sol-plante-lame d'eau et le sous-système technique, décrit par les processus décisionnels des agriculteurs. L'approche systémique, nous a conduits à décomposer le système biophysique en compartiments interagissant entre eux et passant par une succession d'états. Cette approche structure les expérimentations et la modélisation numérique. Nous montrons que la prairie plurispécifique est sensible en quantité et en qualité aux déficits hydrique courts et modérés et que l'irrigation peut être pilotée à partir du potentiel matriciel et de la fraction d'eau du sol transpirable par la culture. Les données expérimentales permettent d'améliorer et calibrer un modèle de lame d'eau basé sur une loi d'infiltration prédictive et un modèle de culture basé sur une approche des traits fonctionnels. La qualité de prédiction, obtenue par validation croisée, est satisfaisante par rapport à l'utilisation souhaitée du modèle, les effets du vent et de la plurispécificité sur le rendement ayant été intégrés. Un modèle conceptuel des décisions est construit à partir d'une enquête sur le fonctionnement du système de production en adaptant le concept de ‘modèle d'action' aux systèmes gravitaires et aux prairies. Le couplage de ces modèles complètera ce travail afin d'élaborer un outil d'aide à la conception de systèmes de culture plus efficients en termes d'usage de l'eau.