L’agriculture est l’activité humaine qui utilise et transforme la plus grande partie de la surface terrestre. Son inten-sification et son uniformisation ont engendré plusieurs problèmes écologiques et environnementaux. Comprendre les dynamiques passées et actuelles des territoires agricoles à des échelles régionales, compatibles avec les échelles où s’expriment les services environnementaux et écologiques, est nécessaire pour mieux gérer l’évolution future des territoires agricoles. Pourtant, la plupart des travaux qui ont étudié les dynamiques agricoles à des échelles régionales ne distinguent pas les dynamiques liées au fonctionnement régulier de l’activité agricole de celles liées à des changemements dans son fonctionnement. Les autres travaux rapportés dans la littérature qui font cette distinction présentent toutefois l’inconvénient d’être difficilement reproductibles. Cette thèse vise ainsi à développer une méthode générique de modélisation des dynamiques passées et actuelles de l’organisation territoriale de l’activité agricole (OTAA). Nous avons développé une méthode de modélisation stochastique fondée sur des modèles de Markov cachés qui permet de fouiller un corpus de données spatio-temporelles d’occupations du sol (OCS) en vue de le segmenter et de révéler des dynamiques agricoles cachées. Nous avons testé cette méthode sur des corpus d’OCS issus de sources variées (relevés de terrain, télédétection) et appartenant à deux territoires agricoles de dimensions régionales : le site d’étude de Chizé (430 km2, Poitou-Charentes) et le bassin versant du Yar (60 km2, Bretagne). Cette méthode apporte 3 contributions à la modélisation de l’OTAA : (i) la description de l’OTAA suivant une approche temporo-spatiale qui identifie des régularités temporelles, puis les localise en segmentant le territoire agricole en zones compactes de régularités temporelles similaires ; (ii) la fouille des voisinages des successions d’OCS et de leurs dynamiques ; (iii) l’articulation des régularités révélées par notre approche de fouille de données à l’échelle régionale avec des règles identifiées par des experts en agronomie et en écologie à des échelles plus locales en vue d’expliquer les régularités et de valider les hypothèses des experts. Nous avons testé la généricité de la première contribution sur les deux territoires d’études. Les deux dernières contributions ont été développées et testées sur le site d’étude de Chizé. Nos résultats valident l’hypothèse que l’OTAAse prête bien à la représentation par un champs de Markov de successions. Cette thèse ouvre la voie à une nouvelle approche de modélisation de l’OTAA explorant le couplage entre régularités et règles, et exploitant davantage les outils d’intelligence artificielle. Elle constituerait les prémices de ce qui pourrait devenir une agronomie numérique des territoires.