Les modèles hydrologiques distribués sont utiles pour étudier la ressource en eau dans un contexte de changement global. Pour autant, ils sont difficiles à paramétrer et fiabiliser, du fait de leur complexité et de leur nombre de paramètres. C'est encore plus le cas pour les modèles régionaux, qui couvrent des domaines larges et hétérogènes. Pour compléter l'évaluation classique de ces modèles sur la base de critères de performance, une approche de diagnostic a été développée. Elle repose sur des signatures hydrologiques, qui sont des indicateurs dérivés de données observées, interprétables du point de vue des processus. L'objectif est de formaliser l'analyse visuelle des écarts entre observation et simulation et d'identifier les représentations de processus à améliorer dans le modèle. Un jeu de 7 signatures hydrologiques reposant sur des observations de pluie et débit a été développé et appliqué au bassin versant du Rhône et au modèle J2000-Rhône (Branger et al., 2018), sur 45 sous-bassins contrastés. Les résultats montrent qu'il n'y a pas forcément de corrélation entre performance et qualité de reproduction des signatures hydrologiques. En termes de processus, les signatures ont permis d'identifier des améliorations à apporter à la paramétrisation du compartiment souterrain du modèle.