Au Sénégal, l'agriculture est caractérisée par des cultures pluviales, de faibles revenus agricoles et des moyens de production (intrants, mécanisation) très limités par la faible accessibilité du marché des produits, intrants agricoles et instruments financiers pour les paysans. D'autre part, la durée de la saison des pluies (3-4 mois par an) est courte, ces caractéristiques rendent ainsi l'agriculture du Sénégal très vulnérable aux aléas climatiques, et particulièrement à la variabilité de la ressource en eau. La caractérisation du changement climatique et l'adaptation de l'agriculture aux changements futurs sont des problématiques importantes pour ce pays. Le travail présenté dans ce mémoire propose d'évaluer l'impact du changement climatique sur les rendements de deux cultures du Sénégal, le mil et l'arachide, par modélisation. L'utilisation de données météorologiques issues des projections des modèles de climat CMIP5 a permis de construire cinq scénarios d'évolution du climat sénégalais selon deux sous-ensembles de modèles climatiques sélectionnés parmi l'ensemble CMIP5, et de proposer une méthode pour la construction de ces scénarios. En parallèle, un modèle de culture (CELSIUS) a été paramétré afin de simuler les rendements limités par l'eau et l'azote des deux espèces étudiées, à l'aide de données de suivis agronomiques réalisés au Sénégal entre 1989 et 1999. Enfin, une expérimentation virtuelle a été réalisée afin d'étudier l'impact des scénarios climatiques sur les rendements des cultures et leur variabilité interannuelle, sous 4 niveaux de fertilisation azotée. Les données disponibles pour la culture de l'arachide n'ont pas permis de réaliser un calage suffisant du modèle CELSIUS pour cette espèce : la RRMSE pour les rendements biomasse et grain est de 25 % et 57 % respectivement, et l'efficience du modèle atteint 23 % et 8 % respectivement. Les indicateurs de performance sont meilleurs pour le mil, avec une RRMSE (rendements biomasse et grain) de 23 % et