Ce mémoire de travaux fait la synthèse de 12 années de recherche dans le domaine de la télédétection spatiale appliquée à la quantification de la production végétale des zones tropicales sèches. Cette thématique est abordée tour à tour au travers de la physique, de la biologie et de la géomatique, et ce à différents niveaux de mise en oeuvre: expérimentation, modélisation et application. Chaque niveau enrichit les deux autres, conduisant à l'élaboration d'une approche spatialisée intégrée de la production. Le fil conducteur de ce mémoire est le couplage entre données de télédétection et modèles de production des zones semi-arides. Ce couplage repose sur la connaissance, explicitée ou non, du transfert radiatif dans les couverts végétaux. Cette connaissance passe par l'expérimentation et la modélisation (HAPEX-Sahel 1991-1992 et SALSA-Mex 1997-1999): Cette meilleure connaissance, empirique et déterministe, des termes du bilan radiatif en relation avec la structure du couvert permet d'améliorer la détermination des termes de la production. Il en est de même pour l'efficience de conversion (rapport entre énergie absorbée par le couvert et matière sèche produite) qui peut se modéliser sous différentes formes. Le degré de complexité des modèles utilisés - modèle d'efficience ou modèle de fonctionnement - et des méthodes d'assimilation des données de télédétection dans les modèles - forçage, réétalormage ou réinitialisation du modèle - est lié à la disponibilité des données satellitaires (actuelles ou futures), à la correction des images (géométrique et radiométrique) et à notre capacité à les utiliser avec d'autres types de données - spatiales et non spatiales - dans des outils d'aide à la gestion agro-environnementale. Ces outils d'aide à la gestion reposent sur le couplage entre modèles agronomiques et Système d'Information Géographique (SIG) qui permet de traiter simultanément les dimensions spatiale et temporelle des processus étudiés. En termes de perspectives de re