Face aux enjeux de conciliation entre production agricole et protection des écosystèmes, l'organisation spatiale et temporelle des cultures à l'échelle des paysages peut être un levier d'action privilégié. Les décisions d'assolement que prennent les agriculteurs au niveau de leurs exploitations individuelles sont un des moteurs de cette organisation. L'objectif général de cette thèse était d'étudier en quoi la modélisation des décisions d'assolement dans leurs dimensions spatiale et temporelle au niveau de l'exploitation permet de rendre compte de l'organisation spatiale des cultures au niveau du paysage. Dans la plaine de Niort (Poitou-Charentes), nous avons tout d'abord identifié (i) des régularités d'organisation des cultures au niveau paysage et (ii) des règles de décisions d'agriculteurs au niveau exploitation. La comparaison de ces deux éléments a confirmé que les régularités d'organisation spatiale et temporelle des cultures pouvaient relever de décisions qui étaient communes entre agriculteurs. A partir d'enquêtes dans 12 exploitations, nous avons ensuite construit le modèle DYSPALLOC. Ce modèle conceptuel permet de simuler l'organisation spatiale des cultures d'une année à l'autre à l'échelle de l'exploitation, via la représentation spatiale et temporelle des décisions de planification d'assolement. Applicable aux exploitations de grandes cultures et de polyculture-élevage, ce modèle a en outre permis d'expliciter les règles de délimitation des parcelles au sein des EA. Nous avons défini trois types de parcelles en fonction de leurs limites : îlots élémentaires, parcelles fixes et parcelles temporaires. L'évaluation du modèle a montré que l'allocation des cultures simulée était correcte dans 83% des parcelles. Une expérimentation virtuelle a de plus permis de valider les concepts de parcelles fixes et parcelles temporaires. Enfin, nous avons utilisé le modèle à l'échelle d'un paysage composé d'exploitations, avec des données d'entrée construites à partir de bases de données spatialisées. Nous avons montré que l'organisation spatiale des cultures simulée à partir de la prise en compte des décisions d'assolement était plus proche de l'organisation réelle observée, que ne l'était l'organisation simulée aléatoirement, même en intégrant des contraintes agronomiques. Ce travail pourrait donc contribuer à favoriser la coordination des décisions d'assolement individuelles des agriculteurs pour générer des organisations spatiales de cultures favorables au fonctionnement des écosystèmes à l'échelle des paysages agricoles.