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L’Unité de Biométrie de l'ENSAM (Ecole Nationale Supérieure d'Agronomie de Montpellier) a été créée en 1982 sur le campus de la Gaillarde, avec des activités de recherche portant essentiellement sur la statistique appliquée à l’agronomie. Elle a été dirigée par Yves Escoufier puis Alain Berlinet, professeurs à l'Université Montpellier II. Jean-Pierre Vila, directeur de recherche à l'INRA, a pris sa direction en 1994 et a créé en 1998 l'unité mixte de recherche INRA/SupAgro ASB (Analyse des Systèmes et Biométrie).

L'UMR ASB a pris la suite de l'unité de Biométrie, en ouvrant une orientation complémentaire en modélisation et commande de systèmes dynamiques. Pierre Cartigny, professeur des universités, a dirigé l'UMR de 2008 à 2009. Alain Rapaport, directeur de recherche à l'INRA a pris la direction de l'UMR de 2009 à 2014, épaulé par Pascal Neveu comme directeur adjoint. En complémentarité aux activités de recherche en statistiques (plus orientées vers l’analyse de données fonctionnelles depuis 2008) et en modélisation/commande de systèmes dynamiques, les activités autour de la représentation de la connaissance et des systèmes d’information se sont considérablement renforcées, si bien qu’en 2009, l’UMR a été renommée ‘MISTEA’, pour afficher les trois thèmes méthodologiques (mathématiques, statistique et informatique).

En parallèle, en 2004, une équipe projet INRIA, commune avec l’INRA, intitulée ‘MERE’ (Modélisation Et Ressources en Eau) a été fondée par Claude Lobry et accueillie à MISTEA. En 2012, une nouvelle équipe commune INRA/INRIA ‘MODEMIC’ (Modélisation et Optimisation des Dynamiques des Ecosystèmes MICrobiens) lui a succédé.

MISTEA a été dirigée de 2014 à 2022 par Pascal Neveu, épaulé à partir de 2018 par Nadine Hilgert, qui a repris la direction à partir de janvier 2023. L'unité est restée structurée en deux équipes de recherche jusqu'en 2020 : MOCAS (Modélisation, Optimisation et Commande des Agro-Systèmes, issue de MODEMIC en 2016) et GAMMA (gestion et analyse statistique de données en agronomie). Elle est, depuis, structurée en 3 axes de recherche : Systèmes Dynamiques, Probabilités Statistiques, et Informatique, et la cellule d'ingénierie OpenSILEX.