Les villes sont de plus en plus au cœur d’enjeux contradictoires. D’un côté le e-commerce a considérablement augmenté les flux circulant en ville. D’un autre côté on aspire à créer des espaces de vie agréables et piétons, dans lesquels les véhicules de marchandises sont souvent proscrits. L’approvisionnement est pourtant indispensable pour conserver l’attractivité de la ville.Face à cela, la logistique urbaine est apparue, visant à organiser le dernier maillon de la chaine logistique en élaborant des solutions dont les aires de livraison, la réglementation ou encore les Centres de Distribution Urbaine (CDU). Il s’agit d’une plateforme de mutualisation logistique, localisée à proximité du centre-ville et des grands axes routiers. Sa mission est de consolider le fret à destination de la ville afin de réduire le nombre de camions et d’utiliser des modes de livraison doux tel le véhicule électrique ou le triporteur.Pourtant les CDU peinent à atteindre une zone d’équilibre économique. L’objectif de cette thèse est d’identifier si un CDU peut être rentable dans une ville européenne de taille moyenne. Nous montrerons que oui mais sous certaines conditions que nous préciserons et testerons.Pour cela, nous avons développé deux modèles, l’un économique basé sur les coûts opérationnels du CDU, et l’autre physique basé sur les temps du processus de livraison. Ce dernier présente l’intérêt d’identifier des leviers pour améliorer la performance économique du CDU et de pouvoir tester leur impact. Nous avons illustré certains leviers dans une étude de cas au cours de laquelle l’impact de la morphologie, le type de véhicules ou encore le prix de vente, par ex., ont été testés. / The supply of freight inside cities is the last link of global logistics. Cities are actually in the middle of contradictory issues. On one hand the e-commerce revolution has significantly increased the ingoing flow inside the city. On the other hand people yearn to create pleasant pedestrian spaces of life in which vehicles are not welcome. Yet, freight supply is required to keep the attractiveness of city. It is necessary to provide solutions meeting all these needs.A lot of solutions have been studied to face city logistics issues. Among them, we focus our research on a flow pooling solution exploiting an Urban Consolidation Centre (UCC). It consists of a centralization platform for the distribution of freight intended for the city centre. The purpose is to pool freight from different carriers to limit the use of resources in urban areas. This kind of project is particularly designed to avoid semis from entering the city. Thus, the warehouse is located as close as possible to city centres as well as being as accessible as possible for carriers.Despite the enthusiasm for the UCC concept, this type of solution has not shown much success until now. That is why we choose to concentrate our approach on the observation and assessment of logistics costs to operate a UCC in real life with the aim to answer the question: Can an UCC be viable in a middle size European city? Particularly, we show this is the case but with some specific conditions that we present in details.To do so, we developed two models: the first one is an economical model based on operational costs and the second is a physical model based on the study of process ‘times. The combination between both models gave the opportunity to highlight some levers. Then we tested these levers on case studies and we suggest some improvement of the performance thanks to a new logistics organisation called « Physical Internet ».

Le but de ce travail de thèse réside dans la planification de la distribution urbaine des marchandises dans un système de transport collaboratif. Cette collaboration consiste à échanger les demandes de transport entre transporteurs afin d'améliorer l'efficacité de leurs opérations. Cela revient à minimiser la distance parcourue par les camions et à maximiser le profit collecté des clients, notamment en recourant à des variantes du problème de tournées de véhicules plus adaptées au contexte collaboratif. Le problème opérationnel sous-jacent est donc le problème de tournées de véhicules sélectives dans lequel le service de tous les clients n'est pas obligatoire par contre un "profit" est collecté lors du service d'un client. Dans cette thèse, nous traitons le problème de tournées de véhicules sélectives avec contraintes de temps et de capacité (Capacitated Team Orienteering Problem - CTOP). Nous proposons une métaheuristique qui alterne entre deux espaces de recherche. Des procédures de découpage optimal et de concaténation permettent de passer d'un espace à un autre. D'autre part, en considérant des demandes de collecte et de livraison, nous traitons deux variantes sélectives du problème de collecte et de livraison (Pickup and Delivery Problem - PDP) : le PDP avec fenêtres de temps et demandes obligatoires (PDPTWPR) et le PDPTWPR avec demandes groupées. La première variante consiste à choisir parmi les demandes de transport optionnelles quelles demandes à servir en plus des demandes obligatoires. Nous développons des métaheuristiques pour traiter les cas mono-objectif et multi-objectif du problème. Le PDPTWPR avec demandes groupées prend en considération les demandes de transport qui doivent être servies par un même transporteur. Finalement, nous considérons la variante sélective dans laquelle les marchandises sont distribuées d'un même dépôt vers les clients (Capacitated Profitable Tour Problem - CPTP). L'objectif est de maximiser la différence entre le coût et le profit. Pour résoudre ce problème, nous proposons un algorithme de résolution exacte basé sur la programmation linéaire en nombres entiers à laquelle nous ajoutons plusieurs inégalités valides spécifiques à ce problème. Des expérimentations ont été conduites sur plusieurs classes d'instances afin de montrer l'efficacité de nos approches. / The goal of this thesis is to plan urban freight distribution in a collaborative logistic system. The collaboration consists in exchanging transportation requests between carriers to increase the efficiency of their operations. More precisely, when solving variants of the wellknown vehicle's routing problems in collaborative context, less kilometers can be driven and higher prices can be collected. The underlying operational problem is therefore the selective vehicle routing problem in which not all customers can be served, but a "profit" is gained for each served one. In this thesis, we firstly address the Capacitated Team Orienteering Problem (CTOP), a selective variant of the VRP in which capacity and travel time limitations are imposed to vehicles. We propose a variable space search metaheuristic that alternates between two different search spaces to solve CTOP. Then, we consider pickup and delivery requests to study two variants of the selective pickup and delivery problem: the PDP with Time Windows and Reserved requests (PDPTWPR) and the Clustered PDPTWPR. The first aims to choose suitable selective requests to be transported in addition to reserved ones. Metaheuristics are proposed to deal with the single-objective and the multi-objective sides of the problem. The second takes into consideration groups of requests that must be served by only one carrier. Finally, we consider the Capacitated Profitable Tour Problem (CPTP) in which goods need to be distributed from the depot to customers. We propose an exact method based on Integer Linear Programming to solve this problem. A set of cuts specific to CPTP is proposed in order to speed up the solution process. Experiments were conducted on a variety of instances of different sizes to demonstrate the effectiveness of our solution methods.