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Face à la multiplication et la complexité croissante des objectifs assignés à l’agriculture, les méthodologies de conception et d’évaluation ex ante de systèmes de culture innovants font l’objet d’un effort de recherche très soutenu. Cependant malgré le foisonnement de recherches et de productions d’outils disciplinaires, peu de recherches d’interface ont été entreprises, ce qui limite les possibilités d’évaluations ex ante globales des systèmes innovants, de la conception à l’adoption par les agriculteurs. L’objectif de cette thèse est de contribuer à l’avancée de ces travaux, en proposant une méthode transdisciplinaire d’évaluation ex ante de systèmes de culture innovants basée sur la combinaison d’outils de modélisation issus de l’agronomie et de l’économie. A partir d’une analyse de la littérature actuelle et de ses forces et faiblesses, nous construisons une méthode originale qui se décompose en 4 étapes : i) modélisation de la diversité des exploitations et prototypage de systèmes innovants plus durables, ii) utilisation d’un modèle de culture pour simuler le fonctionnement biophysique des innovations dans les types d’exploitations, iii) évaluation des impacts de l’adoption sur le fonctionnement et les performances des types d’exploitation à l’aide d’un modèle bio-économique d’exploitation, iv) modélisation ex ante de l’adoption par les planteurs à l’aide d’un modèle économétrique. La méthode est ensuite appliquée à la conception et à l’évaluation ex ante de prototypes de systèmes de cultures bananiers aux Antilles françaises, qui traversent actuellement une crise socio-économique et environnementale sévère. L’application de la première étape de la méthode a permis d’identifier 6 types d’exploitations très contrastés avec des problèmes de durabilité se déclinant différemment et de mettre au point 16 prototypes de systèmes innovants impliquant plante de couverture cultivées en association ou en rotation, nouvelles variétés de bananiers, et réduction de l’usage des intrants chimiques. La deuxième étape a montré que les performances agronomiques des prototypes peuvent varier considérablement d’un type d’exploitation à un autre, et que certains systèmes semblent très prometteurs sur le plan agronomique et environnemental. Cependant les modélisations réalisées en étape 3 et 4 montrent que d’une part, des innovations performantes à la parcelle peuvent poser des problèmes de trésorerie et de charge de travail à l’échelle de l’exploitation, et que d’autre part certaines innovations très prometteuses ont pourtant un taux d’adoption faible. Les résultats du modèle économétrique et des simulations réalisées en étapes 2 et 3 permettent alors de définir un ensemble de propositions d’action à destinations des acteurs de l’innovation et du développement en vue de maximiser les chances d’adoption de systèmes plus durables. Le dernier chapitre de cette thèse revient sur les forces et les faiblesses de la méthode et souligne sa généricité potentielle qui devrait donc permettre d’étendre son application à d’autres contextes afin d’assurer une meilleure adéquation entre les innovations produites par la recherche agronomique et les attentes des agriculteurs et de la société., Agricultural production is evolving towards systems able to provide multiple objectives in order to satisfy the complex concerns related to sustainability, therefore leading agricultural research to bear growing interest in the development of methodologies to allow the design and assessment of innovative cropping and farming systems able to fulfil these constraints. Although the number and the diversity of tools and concepts are increasing, only few transdisciplinary research have been done, therefore limiting the development of methodologies for integrated assessment from the design to the adoption of innovations by farmers. The objective of this thesis is to propose a trandisciplinary method for ex ante assessment of innovative cropping systems in order to palliate this shortcoming in the current research. After a survey of available assessment methodologies, we propose an original method which is made of a four-step approach: i) modelling farm diversity and prototyping innovative cropping systems, ii) use of a crop model to simulate the biophysical impacts of innovations for the different farm types, iii) development of a bio-economic farm model for assessment of the impacts of the adoption of innovations at farm level, and iv) econometric modelling of adoption by farmers. The method was then applied to the design and assessment of innovative cropping systems for banana production in the French West Indies, that are currently facing severe economic and environmental crisis. The first step led to the identification of six contrasting farm types and sixteen cropping systems prototypes, invoving rotation of banana with cover crop, intercropping, and regulation of pesticide use. The second step showed that the performances of innovation may differ greatly among fram types, and some systems appear to be promising from both agronomic and environmental critera. However simulations made in step 3 and 4 showed that promising innovations at field level maight have negative impacts at farm level while some promising innovation have low probability of adoption. Results of econometric model and bio-economic simulations made possible to define a set of proposals for local research and development stakeholders in order to improve the likelyhood of adoption of the innovations. In the last chapter we present a critical analysis of the advantages and shortcomings of our approach underling the genericity of the methodology, and the potential extension of its application to other context, for better matching the innovations with society and farmers demands.

The achievement of sustainable agriculture, economically viable, socially equitable, environmentally sound and capable of providing sufficient amounts of food in both quantity and quality for a population is a major challenge of agricultural research. In Guadeloupe, a French overseas territory located in the Caribbean, agriculture is currently facing some difficulties for reaching food self-sufficiency. Crop production weakly covers the needs of the population and consumers must buy expensive imported foodstuff. In this context, local and national decision-makers started thinking about the emergence of new local agricultural production in favor of food security by “the diversification of agricultural productions†towards local vegetables and fruits. However, achieving food self-sufficiency is highly complicated due to the multi-scale nature of this topic. Constraints for food crops cultivation can be found at each scale, the field with cropping systems not well adapted for the production of food crops, the farm with limited production resources, e.g. workforce, the region with a lack of water provision by specific water services. Agricultural policies can overcome these constraints by modifying the current state of the agricultural system at each spatial scale. In order to understand what would be the conditions for achieving food self-sufficiency, we built a static multi-scale bioeconomic model based on mathematical programming. This model simulates the decision process of 5336 farmers in Guadeloupe in terms of choice of cropping systems for their 25054 fields. A geographic database and activities compose the inputs of the model. The geographic database is built with a large range of geographical information encompassing the slope, the soil type, the altitude, the access to irrigation while the activities are a set of cropping systems determined by the expert knowledge of local farm advisers. that defined both allocation rules of the cropping systems at each spatial scale and mean outputs of cropping systems. A explorative scenario with new food crop systems at field scale, increased quantities of workforce at farm scale and extension of water provision areas at regional scale showed a large increase in food self-sufficiency. Such changes tested in our model appear as possible levers for actions that could be targeted by agricultural policies.

International audience; In 2009, yam production was 50 million tons all over the world (FAO, 2009). It is the main food crop in Guadeloupe and the fourth crop after sugar cane, banana and melon (Chambre d’Agriculture, 2009), all threes targeting the European market in majority. One priority and objective of agronomic research in the French Antilles is to foster the development of agrifood chains. Next to the well structured and dominating crops that are sugar and banana, yam production appears to be an informal and still not very well known sector. The objective of the present study is to characterize yam marketing chains in Guadeloupe. Yam producers and distributors were inquired for that purpose. The actors of yam marketing are numerous and the diversity of the marketing chains is high. Whereas imported yam is mostly sold via a structured network, locally produced yam is sold via informal networks in which the rules of coordination between actors are based on truthfulness and moral contracts. Marketing chains are contrasted and imply different types of exchange. For example in the direct sale chain, yam is sold directly from the producer to the consumer whereas yam that is sold in the supermarkets goes through a more important number of intermediaries. The different types of market retailing channels imply different requirements and constraints that influence farmers’ choices of commercialization. These reveal farmers’ strategies. Some producers rely mainly on yam for their income and prefer to maximize their profit by selling their production on farms or markets. For others, growing yam is only one production alongside their main crop and they prefer to sell it quickly thanks to intermediaries. Our results suggest that a way to develop yam agrifood chain is by improving the matching between supply and demand. Therefore, it is necessary to better know consumers’ expectations and to study the determinants of their buying choices for yam (warranty of origin and way of production, taste criteria, prices…).

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National audience; En Guadeloupe et en Martinique, la production bananière doit relever le défi de mieux conjuguer performances économiques et environnementales. Les pratiques intensives et la monoculture ont en effet eu pour conséquence le développement parasitaire, une baisse de la fertilité des sols et une contamination par les pesticides des sols et des écosystèmes. Pour améliorer la durabilité de la filière, des techniques d’assainissement et de restauration de la fertilité ont été mises au point depuis le début des années 1990. Ainsi, différents travaux ont montré l’intérêt d’introduire la jachère ou d’autres cultures en rotation, notamment pour maîtriser le parasitisme de façon à réduire l’utilisation des pesticides. Malgré la mise en place de dispositifs institutionnels de soutien à l'adoption des jachères, les niveaux d'adoption actuels apparaissent bas et contrastés selon les types d'exploitation. Dans cet article nous conduisons un état des lieux sur les niveaux actuels de pratiques des rotations en culture bananière, sur les performances associées à ces pratiques ainsi que sur les freins et motivations à l'adoption. L'étude des conditions d'adoption est envisagée selon deux approches: une approche ex post visant à expliquer pourquoi les planteurs ont ou n'ont pas adopté des pratiques de rotation, et une approche ex ante visant à identifier le consentement à l'adoption de différentes plantes de service candidates à une utilisation dans le cadre de rotations assainissantes en culture bananière. Après une revue bibliographique sur les déterminants de l'adoption de l'innovation en agriculture, notre stratégie de recherche s’est basée sur une enquête de terrain et une modélisation économétrique des décisions d'adoption. Si en Guadeloupe 68% des agriculteurs pratiquent une période de rotation ou de jachère, le niveau d'adoption des rotations est de seulement 28% en Martinique. Nos résultats confirment que la pratique de rotation est le plus souvent associée à de meilleurs rendements. Avec des niveaux compris entre 40 et 60%, le consentement des planteurs à adopter les plantes de service est moyen. Seul l’ananas en Martinique, avec un niveau de consentement de seulement 16%, semble peu prometteur en l’état. Dans les deux îles la jachère avec Brachiaria decumbens et la jachère spontanée contrôlée sont les deux modes de rotation qui recevraient le meilleur accueil par les planteurs. Les raisons de la non adoption des rotations sont multiples et parfois différenciées selon qu’il s’agisse de la situation de la Guadeloupe ou de la Martinique. Les principaux freins à l’adoption sont relatifs aux caractéristiques du parcellaire des exploitations. En effet, l’impossibilité de mécaniser le travail du sol, l’exiguïté du parcellaire et le manque de maîtrise foncière sont des freins à l’adoption très significatifs. Un autre frein à l'adoption des rotations est relatif au manque d'information et d’expérience en matière de rotations culturales. L’impossibilité de supporter une baisse transitoire du revenu est également un facteur de non adoption très significatif, alors que la recherche d’une diversification.

National audience; L’igname est aujourd’hui cultivée sur une surface de 5 millions d’hectares dans le monde et représente une production de 54 millions de tonnes (FAO, 2010). En Guadeloupe, elle occupe la 4° place après la canne à sucre, la banane et le melon et représente la première culture vivrière (Chambre Agriculture, 2009). Véritable produit identitaire (Chia and Dulcire, 2008), elles sont cultivées par un quart des agriculteurs (Agreste 2009, a) et consommées de façon régulière par une grande partie de la population (Merlo, 2007). Malheureusement, c’est une culture aujourd’hui en perte de vitesse comme en atteste la réduction des surfaces cultivées depuis 1984 (Agreste 2009, b). En zone intertropicale, les agriculteurs doivent en effet faire face à un nombre de contraintes accrues telles que la diminution de la fertilité des sols (Verge et al., 2007), la pression parasitaire, la pression des adventices engendrant une augmentation des coûts de production (Cinna, communication personnelle). Par ailleurs, la demande émanant du marché reste peu caractérisée au niveau de la filière et est le fait de l’appréciation de chaque producteur à un niveau individuel. Face à ce constat, se pose aujourd’hui la question de savoir quelles ignames produire, dans quelles conditions et selon quel cahier des charges.Il n’existe pas moins de 20 variétés appartenant à 6 espèces cultivées chez les producteurs d’igname en Guadeloupe (Voisin, 2010). Cette diversité est aujourd’hui un atout pour la culture de l’igname et représente un enjeu en termes de promotion d’une agriculture et d’une alimentation locale de qualité. L’objectif de ce travail est de caractériser les systèmes de production à base d’ignames en Guadeloupe et de comprendre les fondements de la diversité variétale rencontrée dans ces systèmes. Son originalité réside dans le fait que la question est abordée sous l’angle des choix variétaux opérés par les agriculteurs, ceux-ci étant des acteurs clés des systèmes observés. Nous considérons que les déterminants de ces choix sont multiples et que la diversité variétale observée est une résultante de compromis effectués à différents niveaux par les agriculteurs. La méthode utilisée repose sur l’établissement d’une typologie des systèmes de production à base d’ignames en Guadeloupe à partir de données sur les assolements des exploitations. Afin de caractériser la diversité variétale rencontrée au sein de chaque type, un échantillon de 37 producteurs d’ignames stratifié selon la typologie établie a fait l’objet d’une enquête approfondie. Les déterminants des choix variétaux opérés par les agriculteurs sont également exposés. 7 types de systèmes de production à base d’ignames ont été mis en évidence. Ces systèmes apparaissent contrastés depuis des exploitations de petite taille assimilables au jardin créole et détentrices de la plus importante diversité spécifique, jusqu’au aux grandes exploitations orientées principalement vers des cultures d’exportation dans lesquelles l’igname est cultivée à la marge. Les caractéristiques organoleptiques et alimentaires des ignames s’avèrent être les plus déterminantes dans le choix des variétés, suivies des caractéristiques de conduite des cultures. La production semble ainsi être en partie guidée par le marché tandis que les variétés sont ensuite évaluées par les agriculteurs sur leur adaptation au milieu et les rendements obtenus. Les perspectives de ce travail sont la formulation de préconisations en matière de recherche agronomique sur les systèmes de culture à base d’igname et en amélioration variétale.

Agricultural production is evolving towards systems able to provide multiple objectives in order tosatisfy the complex concerns related to sustainability, therefore leading agricultural research to bear growing interest in the development of methodologies to allow the design and assessment of innovative cropping and farming systems able to fulfil these constraints. Although the number and the diversity of tools and concepts are increasing, only few transdisciplinary research have been done, therefore limiting the development of methodologies for integrated assessment from the design to the adoption of innovations by farmers. The objective of this thesis is to propose a trandisciplinary method for ex ante assessment of innovative cropping systems in order to palliate this shortcoming in the current research. After a survey of available assessment methodologies, we propose an original method which is made of a four-step approach: i) modelling farm diversity and prototyping innovative cropping systems, ii) use of a crop model to simulate the biophysical impacts of innovations for the different farm types, iii) development of a bio-economic farm model for assessment of the impacts of the adoption of innovations at farm level, and iv) econometric modelling of adoption by farmers. The method was then applied to the design and assessment of innovative cropping systems for banana production in the French West Indies, that are currently facing severe economic and environmental crisis. The first step led to the identification of six contrasting farm types and sixteen cropping systems prototypes, invoving rotation of banana with cover crop, intercropping, and regulation of pesticide use. The second step showed that the performances of innovation may differ greatly among fram types, and some systems appear to be promising from both agronomic and environmental critera. However simulations made in step 3 and 4 showed that promising innovations at field level maight have negative impacts at farm level while some promising innovation have low probability of adoption. Results of econometric model and bio-economic simulations made possible to define a set of proposals for local research and development stakeholders in order to improve the likelihood of adoption of the innovations. In the last chapter we present a critical analysis of the advantages and shortcomings of our approach underling the genericity of the methodology, and the potential extension of its application to other context, for better matching the innovations with society and farmers demands; Face à la multiplication et la complexité croissante des objectifs assignées à l'agriculture, les méthodologies de conception et d'évaluation ex ante de systèmes de culture innovants font l'objet d'un effort de recherche très soutenu. Cependant malgré le foisonnement de recherches et de productions d'outils disciplinaires, peu de recherches d'interface ont été entreprises, ce qui limite les possibilités d'évaluations ex ante globales des systèmes innovants, de la conception à l'adoption par les agriculteurs. L'objectif de cette thèse est de contribuer à l'avancée de ces travaux, en proposant une méthode transdisciplinaire d'évaluation ex ante de systèmes de culture innovants basée sur la combinaison d'outils de modélisation issus de l'agronomie et de l'économie. A partir d'une analyse de la littérature actuelle et de ses forces et faiblesses, nous construisons une méthode originale qui se décompose en 4 étapes : i) modélisation de la diversité des exploitations et prototypage de systèmes innovants plus durables, ii) utilisation d'un modèle de culture pour simuler le fonctionnement biophysique des innovations dans les types d'exploitations, iii) évaluation des impacts de l'adoption sur le fonctionnement et les performances des types d'exploitation à l'aide d'un modèle bioéconomique d'exploitation, iv) modélisation ex ante de l'adoption par les planteurs à l'aide d'un modèle économétrique. La méthode est ensuite appliquée à la conception et à l'évaluation ex ante de prototypes de systèmes de cultures bananiers aux Antilles françaises, qui traversent actuellement une crise socio-économique et environnementale sévère. L'application de la première étape de la méthode a permis d'identifier 6 types d'exploitations très contrastés avec des problèmes de durabilité se déclinant différemment et de mettre au point 16 prototypes de systèmes innovants impliquant plante de couverture cultivées en association ou en rotation, nouvelles variétés de bananiers, et réduction de l'usage des intrants chimiques. La deuxième étape a montré que les performances agronomiques des prototypes peuvent varier considérablement d'un type d'exploitation à un autre, et que certains systèmes semblent très prometteurs sur le plan agronomique et environnemental. Cependant les modélisations réalisées en étape 3 et 4 montrent que d'une part, des innovations performantes à la parcelle peuvent poser des problèmes de trésorerie et de charge de travail à l'échelle de l'exploitation, et que d'autre part certaines innovations très prometteuses ont pourtant un taux d'adoption faible. Les résultats du modèle économétrique et des simulations réalisées en étapes 2 et 3 permettent alors de définir un ensemble de propositions d'action à destinations des acteurs de l'innovation et du développement en vue de maximiser les chances d'adoption de systèmes plus durables. Le dernier chapitre de cette thèse revient sur les forces et les faiblesses de la méthode et souligne sa généricité potentielle qui devrait donc permettre d'étendre son application à d'autres contextes afin d'assurer une meilleure adéquation entre les innovations produites par la recherche agronomique et les attentes des agriculteurs et de la société.