J'ai trouvé la raison de ce problème lorsque j'ai mis à jour mon VirtualBox de la version 5.1 à la version 5.2. Cette nouvelle version est livrée avec un excellent outil qui nous permet de redimensionner un disque VDI de manière facile (cet outil se trouve dans l'option Outils globaux).
Après y avoir accédé, j'ai découvert que mon disque VDI avait été redimensionné à 23000 Mo, comme je l'avais écrit dans la question, en utilisant la commande vboxmanage modifyhd CHEMIN_DU_FICHIER_VDI --resize 20000
, comme je l'avais défini avant, mais (je ne sais pas pourquoi), Virtualbox conserve un VDI avec un nom en hexadécimal, comme un sous-disque de votre VDI. Ce sous-disque ne faisait que 8 Go d'espace total (c'est pourquoi Gparted n'a pas reconnu le redimensionnement que j'ai fait).
À ce stade, j'utilise la nouvelle interface du VirtualBox mis à jour et je l'ai réglé à 23 Go comme disque parent. Maintenant, j'ai exécuté à nouveau Gparted dans la VM, et maintenant mon disque fait 23 Go.
Donc, si vous êtes confrontés à ce problème (incapable de redimensionner correctement le VDI), vérifiez si votre VirtualBox est mis à jour vers la version 5.2 (ou supérieure) et augmentez la taille du VDI (et probablement du sous-disque aussi) dans l'option Outils globaux
Remarque : Si je vais dans les Paramètres, le Virtualbox ne montre qu'un seul VDI (le parent), le sous-disque n'est visible que dans l'option Outils globaux.