Dans les bassins versants méditerranéens où les zones cultivées en vigne occupent une part importante de l'espace, les pratiques culturales sont un facteur important d'apparition de risques de pollution diffuse des eaux par les pesticides. Au cours de la thèse, une démarche de modélisation couplée pression-impact a été développée. La question de recherche a porté sur la prise en compte dans le modèle construit de la dynamique des variables d'état du milieu modifiées par les actions culturales. Deux variables ont été identifiées : l'infiltrabilité de la surface du sol et la concentration en matières actives au sol. A l'échelle du bassin versant, pour réaliser l'évaluation des impacts, on s'est appuyé sur l'utilisation du modèle hydrologique distribué MHYDAS qui permet de simuler les flux d'eau et de polluants selon différents scenarii de pratiques et climatiques. Pour représenter la répartition spatio-temporelle des opérations culturales sur chacune des parcelles du bassin versant, le modèle décisionnel DHIVINE a été construit. Il permet de simuler les itinéraires techniques des viticulteurs. Pour chaque exploitation du bassin versant, le modèle est basé sur une représentation de la conduite technique annuelle du vignoble sous forme de plans d'activités. Ces plans mettent en oeuvre des indicateurs d'états de l'agrosystème et prennent en compte les caractéristiques des ressources productives de l'exploitation ainsi que les arbitrages à réaliser entre opérations culturales et parcelles concurrentes. Des modèles biophysiques ont été développés pour simuler les indicateurs de la décision ainsi que l'impact des différentes pratiques sur les états de surface du sol qui conditionnent l'infiltrabilité du sol en surface. Une typologie fonctionnelle des états de surface basée sur leurs propriétés d'infiltrabilité du sol a été utilisée pour développer une démarche visant une modélisation continue dans le temps de l'infiltration. Elle intègre une modélisation parallèle de la dynamique des états de surface du sol nu et du développement de la couverture herbacée par les adventices. Un couplage des modèles a été réalisé sous la plate-forme OpenFLUID. La démarche adoptée ici permet de représenter les dynamiques différentes des variables d'état du milieu en fonction de différentes pratiques culturales et semble adaptée pour l'évaluation des impacts en terme de pollution de l'eau par les pesticides à l'échelle de bassins versants viticoles méditerranéens.