Dans le contexte des Antilles, entre climat très favorable aux adventices et monocultures très dépendantes des intrants, la pression herbicide est importante. En Martinique la pollution par ces molécules, via des mécanismes de transfert fortement spatialisés à l'échelle des bassins versants, dégrade la qualité de l'eau des rivières. Dans ce contexte, la thèse propose, en s'appuyant sur la construction d'une méthode de conception collective originale, des organisations territoriales innovantes pour générer des changements coordonnés dans des systèmes de production agricoles visant à réduire durablement la concentration d'herbicides dans les rivières. La démarche est mise en oeuvre sur un bassin versant particulièrement concerné par la pollution herbicide et combine : un diagnostic du système sociotechnique, une phase d'atelier de conception innovante inspirée de la théorie C-K et une phase visant à évaluer les concepts innovants en simulant leur mise en oeuvre dans un jeu sérieux. Les innovations portent tant sur la répartition spatiale de techniques innovantes sur le territoire du bassin versant que sur les dispositifs, aménagements, organisations à créer pour assurer leur succès et leur durabilité. La thèse s'inscrit à la fois dans une agronomie des territoires et dans une agronomie de la conception innovante.