La Directive cadre sur l'eau impose une stratégie complète pour améliorer l'état écologique et chimique des masses d'eau permettant la mise en place d'une politique spécifique de réduction des pollutions diffuses. Dans le but de comparer différentes mesures agro-environnementales choisies pour contrôler la pollution par les pesticides dans les eaux de surface, nous proposons un cadre méthodologique pour une analyse coût-efficacité distribuée. Nous utilisons le modèle SWAT pour évaluer l'efficacité des mesures appliquées et développons un modèle bioéconomique agrégé pour évaluer les coûts de mise en place et identifier les synergies et substitutions. Cette approche est appliquée sur la partie amont du bassin du Gers dans le Sud-Ouest de la France. Les résultats montrent que le ratio coût-efficacité des mesures dépend non seulement des mesures mais aussi largement de l'endroit où elles sont appliquées.