La dynamique spatio-temporelle des états de surface est un facteur déterminant de la réponse hydrologique d’un bassin versant. Ce constat se pose avec plus d’acuité dans le cas des hydrosystèmes sahéliens, où il est avéré que les processus de génération du ruissellement de surface sont sous la quasi-dépendance des états de surface du sol. Parmi les données d’entrée, la modélisation hydrologique nécessite la cartographie de l’occupation des sols sur l’espace de simulation. Cette donnée est d’une importance particulière car elle indique au modèle l’organisation du paysage et lui permet d’intégrer la variabilité spatiale au cœur des processus hydrologiques à simuler. Cependant, dans la pratique, une couche unique d’états de surface est en général fournie au modèle hydrologique et reste statique pour une simulation souvent conduite de longue durée (de l’ordre de plusieurs dizaines d’années). Si en général, en raison de l’équifinalité des paramètres de modélisation, on arrive toujours à représenter les données observées, cela se traduit par un biais de précision sur l’allure temporelle des flux hydrologiques simulés, qui peut être significatif. Cette étude vise à apporter une contribution à la quantification de l’impact de la dynamique spatio-temporelle des états de surface sur le ruissellement dans le contexte des hydrosystèmes sahéliens. Le bassin versant sahélien de Tougou (37 km²), situé dans la province du Yatenga (dans la Région du Nord, Burkina Faso) a été retenu comme cadre d’étude. La cartographie du paysage du bassin versant a été reconstituée de 1952 à 2017 par la télédétection. Une analyse diachronique a permis de quantifier l’intensité de transformation du paysage, qui a pu être mise en lien avec l’évolution de la pluviométrie et la pression anthropique sur la même période. Il apparait principalement que de 1952 à 2017 sur le bassin de Tougou, la végétation naturelle a significativement diminué (de 46 à 2,5%) tandis que les sols dégradés et cultivés ont connu une expansion (de 3 à 33,5% et de 51 à 64%, respectivement). L’évolution spatiale du bassin a été projetée à l’horizon 2050, à l’aide d’un réseau de neurones artificiel et de perspectives démographiques, annonçant une hausse des sols cultivés à 90,2% de l’espace du bassin. Les implications hydrologiques de cette dynamique spatio-temporelle des états de surface ont été ensuite évalués par la modélisation hydrologique. À cet effet, le modèle agro-hydrologique SWAT (Soil & Water Assessment Tool) a été calibré et validé sur des données observées de ruissellement, collectées sur la période 2004-2018, à l’exutoire du bassin versant. Les simulations ont été conduites sous deux scénarios : un scénario utilisant une carte statique des états de surface (en 1999), correspondant à l’approche classique de modélisation hydrologique ; un second scénario intégrant de façon dynamique l’évolution des états de surface sur le bassin de 1999 à 2017. Ce second scénario a permis une reproduction plus précise du ruissellement observé (aux pas de temps journalier, mensuel, annuel), mais aussi une estimation plus objective d’autres processus hydrologiques tels que l’évapotranspiration réelle et la recharge profonde. En se servant des paramètres de modélisation calibrés en scénario dynamique, les écoulements sur le bassin versant de Tougou ont été reconstitués sur la période historique 1952-2005. À ce stade, il a pu être montré à nouveau que seule l’intégration de la dynamique spatio-temporelle des états de surface permettait de reproduire le paradoxe hydrologique des hydrosystèmes sahéliens, bien connu des hydrologues. Ensuite, en analysant les contributions isolées du climat et des états de surface sur la hausse du ruissellement entre les sous périodes 1952-1968 et 1986-2005, il apparait que l’impact de la dynamique des états de surface domine sur celui de la variabilité du climat. En ce qui concerne l’évolution future du bassin de Tougou dans un contexte de changement climatique, un ensemble de 5 modèles régionaux (issus de CORDEX-Africa) a été constitué dans le cadre de cette étude. Cet ensemble prévoit, à l’horizon 2050, une baisse non significative de la pluie (2,3 à 3%) et une hausse significative de l’évapotranspiration potentielle (5 à 6%). En considérant également l’augmentation projetée pour les sols cultivés, l’écoulement moyen annuel est projeté en baisse en scénario RCP4.5 (11,7%), principalement causé par l’augmentation des sols cultivés. Par contre, en scénario RCP8.5, une légère hausse de l’écoulement moyen annuel (0,6%) est projetée, attribuable à l’intensification de la pluie, qui domine alors sur l’effet de la dynamique des états de surface. En définitive, les résultats de cette étude permettent d’interpeller les hydrologues et dans une plus large mesure, les acteurs de la gestion et de la planification de la ressource en eau. Cette étude sert de plaidoyer en faveur du suivi de l’évolution spatio-temporelle des états de surface, mais aussi du couplage de cette information dans la modélisation hydrologique en tant que nouvelle pratique. Aussi, la recherche devrait s’orienter vers le développement d’outils et de plateformes de modélisation intégrées prenant en considération ces aspects, afin de permettre une meilleure prévision de la ressource en eau, en particulier dans le cas des hydrosystèmes sahéliens.