La région de Loky-Manambato est localisée dans une zone de fort gradient environnemental au carrefour entre trois unités phytogéographiques principales de Madagascar. Cette région est un élément clef pour la compréhension de la biogéographie du nord de Madagascar. Les buts principaux de ce travail de thèse ont été l'évaluation de l'importance de la biodiversité dans cette région et l'usage de modèles de distribution d'espèces pour appréhender la biogéographie à haute résolution spatiale. Pour ce faire, plus de 300 jours passés sur le terrain nous ont permis de recenser 54'000 occurrences d'arbres, arbustes et herbacées appartement à plus de 2000 espèces de plantes vasculaires. Nous avons sélectionné les 13'708 occurrences des 100 espèces les plus fréquentes. Les relations entre la distribution des espèces et les variables environnementales ont ensuite été étudiées. Des variables environnementales à une résolution de 60 m ont été générées à partir d'images satellites ainsi que d'un modèle topographique fin de la région. Ces variables sont par exemple la couverture nuageuse saisonnière ou la température moyenne annuelle. L'étroite relation mesurée entre les variables environnementales et la distribution spatiale des espèces nous a permis d'utiliser les variables pour réaliser des cartes de distributions potentielles des espèces sélectionnées à partir de modèles statistiques. Certaines espèces présentent des distributions semblables et certaines zones présentent des cortèges d'espèces semblables. La méthode consistant à utiliser ces prédictions de distribution pour ensuite délimiter des zones biogéographiques est novatrice. La distribution des espèces au sein de ces zones et les limites entre ces zones sont cohérentes avec celles observées à l'échelle de la Grande Ile Cette méthode s'avère être efficace pour délimiter des zones biogéographiques à partir de prédictions de distribution d'espèces. L'étude botanique de cette région a permis de contribuer à aider l'ONG malgache Fanamby à la mise en protection par l'état malgache des massifs forestiers les plus diversifiés de la zone en 2005 ainsi que la découverte de plus de 80 espèces de plantes vasculaires nouvelles pour la science.