La caractérisation de la distribution spatio-temporelle de l'état hydrique et nutritionnel des cultures constitue un élément clé pour la gestion raisonnée des intrants et les applications en agriculture de précision. Les images à très haute résolution acquises par télédétection dans les domaines optique réflectif et thermique permettent l'obtention d'informations spatialisées sur les paramètres bio-physicochimiques décrivant l'état des cultures. C'est le thème de recherche de cette thèse qui explore l'utilisation d'un système d'acquisition multispectral aérien, flexible et à bas prix, pour le suivi de l'état des cultures de canne à sucre à l'Ile de La Réunion. Ces travaux répondent à un double objectif méthodologique, à la fois technologique et agronomique. La partie technologique a concerné la mise au point d'une chaîne de traitement permettant de passer du signal acquis par un système aéroporté à une grandeur quantifiée et donc comparable dans le temps et l'espace. Le système d'acquisition d'images multispectrales est composé d'un ULM équipé d'appareils photographiques numériques du commerce pour les acquisitions dans le domaine optique réflectif (bleu, vert, rouge, rededge, proche infrarouge) et d'une caméra thermique pour les mesures dans l'infrarouge thermique. Pour convertir le signal acquis en une mesure radiométrique quantifiée, nous avons mis au point des méthodes de correction des distorsions radiométriques d'origine environnementales (éclairement solaire, atmosphère...) ou internes aux capteurs (vignettage, compression d'images) qui affectent les images. Dans l'infrarouge thermique, ces méthodes ont été validées à partir de mesures in situ de températures de surface. Dans l'optique réflectif, nous avons examiné l'impact des corrections radiométriques sur la qualité des relations liant des indices spectraux de végétation à des variables biophysiques de surface. Dans la partie agronomique, nous avons évalué le potentiel de ces mesures multispectrales pour d