Pour réduire l'usage d'herbicide et d'engrais azoté les acteurs de la filière canne à sucre expérimentent depuis plusieurs années des associations avec des légumineuses. Cependant, l'introduction d'une nouvelle plante complexifie le système de culture et peut représenter un défi pour concilier les services attendus (contrôle des adventices et enrichissement du système en azote) avec les performances agronomiques (risque de compétition interspécifique excessive). Ainsi, l'objectif général de la thèse était de caractériser les interactions de compétition et de facilitation entre canne à sucre et légumineuse. Ce travail repose d'une part, sur une méta-analyse couplant, de manière originale, des données de la littérature scientifique et des données issues d'un réseau d'essais mené à La Réunion et d'autre part, sur un essai expérimental représentant un cas d'étude : canne à sucre en association avec Canavalia ensiformis (L.) DC.,1825 - Pois sabre blanc. Les résultats ont montré que les légumineuses ont eu un impact négatif plus faible sur le rendement de la canne à sucre que les adventices, renforçant l'intérêt des légumineuses pour réduire l'utilisation des herbicides. Cependant, les légumineuses entrainaient une baisse de rendement de canne de 3%, en moyenne, mais avec des variations importantes allant de -65% à +47%. Les dates de semis et de destruction de la légumineuse sont des facteurs clés pour orienter et moduler la compétition entre les espèces. Dans notre cas d'étude, la présence de légumineuses a affecté négativement la nutrition azotée de la canne, entraînant une réduction de la biomasse aérienne, racinaire et du tallage. Cet impact sur la disponibilité en ressources du sol semble être indirect via une diminution du volume de sol accessible par les racines de canne en présence de légumineuse. La compétition entre les espèces était fortement influencée par la disponibilité des ressources, en particulier l'eau, qui a eu un impact direct sur l'offre en azote du