Face aux enjeux écologiques actuels, l'écologie industrielle est présentée comme l'un des champs de réflexion et d'action les plus ambitieux. L'idée sous-jacente est de faire évoluer le système industriel sous la forme de symbioses comme le fait la nature, par la mise en place de débouchés pour les flux de déchets, d'eau ou d'énergie d'une entreprise vers d'autres firmes. Toutefois, au sein du corpus de l'écologie industrielle, bien peu d'études empiriques évoquent les raisons qui peuvent motiver les entreprises à s'engager dans de telles pratiques, les avantages économiques, environnementaux et sociaux concrets dégagés, et les contraintes associées aux échanges. L'objectif principal de la thèse est d'analyser cette perspective interne de l'écologie industrielle à partir d'une étude du cas de l'agglomération dunkerquoise. Il s'agit de comprendre les raisons pour lesquelles les entreprises ont mis en place des synergies de substitution, d'évaluer les bénéfices obtenus ainsi que les contraintes associées à l'échange. Nous avons mené des entretiens semi-directifs auprès de dix-sept grandes entreprises appartenant à divers secteurs d'activités tels que la sidérurgie, l'énergie, la cimenterie, la chimie etc. Notre thèse montre que les entreprises s'engagent dans des démarches d'écologie industrielle en raison des pressions externes (notamment de la réglementation) et internes (coûts, problématiques internes) et que l'engagement n'est effectif que si des avantages économiques et environnementaux se dessinent. En outre, la réussite de la collaboration repose sur une bonne articulation des dispositifs formels et informels que les partenaires vont mettre en place. / In front of current ecological stakes the industrial ecology is presented as one of the most ambitious fields of reflection and action. The underlying idea is to develop the industrial system under the shape of symbioses as the fact the nature, by the implementation of outlets for the flows of waste, water or energy of a company towards other films. However, within the corpus of the industrial ecology, indeed few empirical studies evoke the reasons which can motivate companies to make a commitment in such practices, the economic, environmental and social concrete clear advantages, and the constraints were associated with the exchanges. The main objective of the thesis is to analyze this internal prospect of the industrial ecology from a study of the case of the urban area of Dunkirk. It is a question of understanding the reasons for which companies set upt substitution synergies, to estimate profits obtained as well as constraints associated with the exchange. We led semi-directive conversations with seventeen large companies belonging to diverse business sectors such as the steel industry, the energy, the cement work, the chemestry, etc... Our thesis shows that companies make a commitment in steps of industrial ecology because of the external pressures (in particular of the regulations) and intern (costs, internal problems) and that the commitment is actual only if economic and environmental advantages take shape. Besides, the success of the collaboration rests on a good joint of the formal and informal devices which the partners are going to set up.

Principales places d’importations et de transformation des énergies d’origine fossile, les espaces portuaires concentrent des défis de mutations industrielles, de réduction des émissions de gaz à effet de serre et de diversification du bouquet énergétique. En mobilisant les cadres théoriques de l’écologie industrielle et de la complexité, ce travail de de thèse vise à à mieux comprendre et caractériser les processus d’adaptation actuels développés au sein de ces territoires. Appréhendé dans une acception large de son périmètre, le territoire portuaire se révèle être un formidable terrain d’expérimentations de nouvelles pratiques basées sur une plus grande coopération entre acteurs, à la croisée des chemins entre une économie circulaire globale et une écologie industrielle locale. Partant d’un retour d’expériences mené à l’échelle internationale de démarches d’écologie industrielle, ayant permis la mise en évidence de différents modèles territoriaux d’organisation, ce travail de recherche a ensuite comparé l’évolution socio-écologique de trois territoires portuaires européen et asiatiques. Si la dynamique de métropolisation semble apparaître comme une constante dans la plupart de ces grands espaces côtiers, celle-ci contribue aussi à la complexification de la matrice territoriale portuaire. De nouvelles approches d’ordre organisationnel viennent ainsi compléter les évolutions technologiques. Dans une troisième partie, l’étude de l’espace portuaire de Marseille-Fos a ainsi permis de mettre en lumière un phénomène d’interactions fonctionnelles opéré au sein du territoire, au profit de sa transition progressive vers une société à bas-carbone. / One of the major issues facing our industrialized societies is the energy transition, which induces major industrial and social transformations. Port and harbor areas, which are strategic places concerning import and transformation of fossil fuels, concentrate these industrial challenges, dealing with mitigation of emissions of greenhouse gases and diversification of energy mix. By mobilizing the theoretical frameworks of industrial ecology and complexity, this PhD work aims to better understand and characterize current adaptation process developed within these territories. In this work, we consider the industrial, urban and agricultural subsystems present in a port area. When doing this, the port area is proving to be a formidable field of experimentation of new practices based on greater cooperation between players at the crossroads between a global circular economy and a local industrial ecology. Starting from an international feedback which enabled the identification of different territorial organization models, this research then compared the socio-ecological evolution of three European and Asian port areas. If the dynamics of metropolisation seem to appear as a constant in most of these large coastal areas, it also contributes to the whole complexity of the port territorial matrix. Indeed, new organizational approaches now complement technological developments. In the third part, the study of the port area of Marseille-Fos has enabled to highlight a phenomenon of functional interactions operated within the territory for the benefit of its gradual transition to a low-carbon society.

La circulation des flux de matières et d'énergie reflète aussi bien le fonctionnement de la biosphère que celui des sociétés humaines. L'écologie industrielle, dans son approche territoriale, interpelle ces interactions socioécologiques au sein d'un espace géographique et participe ainsi à la définition et à la structuration de l'espace en territoire. Par une approche expérimentale déclinée sur les espaces portuaires, nous cherchons à rendre manifeste, pour la valider et mieux l'appréhender, cette dynamique de configuration du territoire en écologie industrielle. Le territoire constitue une matrice complexe, composée de représentations et de pratiques, manifestées dans le discours des acteurs. A partir de l'étude de 21 cas portuaires d'écologie industrielle à l'échelle internationale, 9 modèles territoriaux ont été proposés pour l'observer et la décrypter. Déclinés dans l'espace portuaire de Marseille-Fos, ces modèles permettent la production et l'interprétation des discours des acteurs de la démarche d'écologie industrielle en vue d'identifier les modalités de construction territoriale à l'œuvre et de construire une configuration du territoire à l'interface des représentations et pratiques des acteurs. Cette expérimentation met en évidence un phénomène d'imbrication territoriale de l'écologie industrielle et la participation de celle-ci à une dynamique territorialité-territorialisation structurante de la construction territoriale. Elle propose ainsi une définition socioécologique du territoire, distinguant des biotopes et des niches occupés par des acteurs, dont les interactions appellent à un renouvellement de la gouvernance portuaire de l'écologie industrielle.

L’organisation du système agroalimentaire du Nicaragua est fortement influencée par le Mouvement Coopératif Paysans (MCP) hérité de la révolution sandiniste. Dans un contexte de réaffirmation du rôle des agricultures familiales et paysannes dans les trajectoires de développement, cette thèse en économie politique propose une réflexion prospective sur des leviers potentiels d’accompagnement de stratégies d’écodéveloppement. Fruit d’une recherche qualitative de terrain, l’analyse des entretiens menés auprès de paysans et paysannes dans trois zones rurales du Nicaragua permet de dresser un panorama motivationnel de l’organisation en coopérative. Cette recherche aboutit en premier lieu à l’identification et à la qualification de dynamiques de type « SYAL-Coopérative » (Système Agroalimentaire Localisé de base Coopérative). Rapprochant agroécologie et écologie industrielle radicale, elle permet en second lieu de questionner le rôle de l’idéal-type de l’écosystème dans la structuration des systèmes agroalimentaires ainsi que dans la définition des trajectoires d’écodéveloppement. / The Nicaraguan agrifood system organization is strongly influenced by the Peasant Cooperative Movement (MCP) inherited from the Sandinist Revolution. In a context in which the role of family farming and peasant agriculture in development trajectories tend to be reaffirmed, this thesis in political economics offers a prospective reflexion on potential levers to support Ecodevelopment strategies. As the fruit of a qualitative field research, the analysis of the interviews carried out with peasants in three rural areas of Nicaragua enables us to draw a motivational panorama of cooperative organization. This research results firstly in the identification and qualification of Cooperative-LAFS (Cooperative based Localized Agri-Food Systems) dynamics. Secondly, it enables, while bringing together agroecology and radical industrial ecology, to question the part of the ideal-type ecosystem in structuring agrifood systems, as well as in defining and accompanying Ecodevelopment trajectories.

Les démarches d’écologie industrielle et territoriale (EIT) sont encore rares alors que d’une part, le développement durable dont elles se revendiquent est de plus en plus présent dans la vie des organisations et que d’autre part, elles relèvent de ce que certains appellent la « science de la durabilité ». On s’aperçoit par ailleurs que les travaux de recherche qui leur sont consacrés portent principalement sur la dimension physique des flux de matières et d’énergies échangés. Peu de choses sont dites sur les acteurs qui utilisent ces flux et sur les organisations qui les produisent ou les consomment. Pourtant, dire avec l’EIT qu’il faut sortir d’un fonctionnement optimisé aux bornes de l’organisation pour s’inspirer du fonctionnement performant des écosystèmes naturels, c’est dire qu’il faut parvenir à construire des coopérations inter-organisationnelles. La problématique des coopérations inter-organisationnelles n’est pas nouvelle pour les sciences de gestion. Les travaux disponibles traitent toutefois rarement de la phase amont d’initialisation des coopérations, en particulier lorsque l’intérêt de la coopération n’est pas évident a priori. L’objectif de cette thèse est alors de comprendre comment donner envie aux acteurs (organisation et individus) de coopérer quand, il n’y a ni contrainte règlementaire ni incitations économique évidente à le faire, comme c’est le cas pour l’instant dans les démarches d’EIT. En s’appuyant d’une part sur les travaux de la sociologie de la traduction et de la théorie émergente des objets-frontières et d’autre part, sur l’analyse de quatre démarches françaises d’EIT, notre travail propose des éléments de réponse sur ce qui permet d’ « enrôler » les acteurs dans ces démarches et partant, sur la façon dont il est possible d’initier les coopérations inter-organisationnelles qu’elles requièrent. Les résultats de ce travail suggèrent une grande souplesse dans la conduite de ces démarches : plutôt que d’essayer de convaincre d’un intérêt peu évident à formuler a priori, les promoteurs de projets peuvent avoir intérêt à laisser parler les besoins, envies et attentes des acteurs sollicités. A eux de mobiliser des objets-frontières qui puissent aider à construire un contexte partagé, et à identifier les intérêts de participer ensemble, à la dynamique d’une démarche d’EIT. La thèse montre en définitive comment la traduction doit être envisagée dans le contexte spécifique de l’EIT. Elle a cependant des implications concrètes et théoriques pour tous ceux qui s’intéressent à la dynamique des coopérations inter-organisationnelles, à la sociologie de la traduction et à la théorie des objets-frontières. / Industrial and territorial ecology (ITE) is still a very recent and rare approach. However, the method of sustainable development, to which ITE belongs, is more and more present in today's organizations and ITE is increasingly considered to be the 'science of sustainability'.Research on ITE is mainly focused on the physical dimension of energy exchanges and material flows. Today, little has been found on the actors who use these flows and the organizations who produce or consume them. However, stating that the implementation of ITE requires change from a mechanism optimized at the organizational boundaries to a performing natural ecosystems mechanism, means thinking outside organizational boundaries. While inter-organizational cooperation is not new to management studies, the research carried out on this topic rarely addresses the initiation phase of cooperation, especially when the interest of cooperation is not clear at first insight. The objective of the present thesis is to understand how to prompt actors (organizations and individuals) to cooperate when there are no regulatory constraints or obvious economic incentives to do so, as it is currently the case in ITE approaches. This thesis is based on first the work of the sociology of translation and the emerging theory of boundary objects, and second on the analysis of four French ITE approaches. This thesis provides a better understanding of the mechanisms that allow to "enrol" players in the ITE processes and how it is possible to initialize the inter-organizational cooperation they require. The results of this study suggest a high degree of flexibility in the conduct of the ITE approach: rather than trying to convince actors of a benefit that is difficult to formulate, project leaders may have more success letting the needs, desires and expectations emerge. If they see it as their responsibility to mobilize boundary objects that can help in building a shared context and identify the common interests to participate all together, the dynamics of a successful ITE process can emerge.Ultimately, this thesis shows how translation must be considered as an important element in the specific context of ITE. We show both practical and theoretical implications for those who are interested in the dynamics of inter-organizational cooperation, in the sociology of translation and in the theory of boundary objects.

La présente thèse entend examiner les interactions présentes et futures entre l'industrie sidérurgique européenne et son environnement, avec pour objectifs principaux, l’amélioration de la prise de décision et l'élaboration de politiques industrielles en matière de durabilité et de circularité. La thèse contribue à l’émergence de propositions contribuant à façonner l'avenir de l'acier dans l’Union Européenne. L'industrie sidérurgique européenne est utilisée ici comme un cas d’école, visant à explorer les avantages potentiels pour l’économie circulaire et l’écologie industrielle, d’une intégration d’un outil (Analyse du Cycle de Vie – ACV) dans une méthodologie (Dynamique des Systèmes – SD). Un modèle modulaire pour l’industrie sidérurgique européenne a été construit et, pour 4 des 5 articles développés dans la thèse, 21 simulations ont été effectuées. 12 simulations ont permis d’identifier les contraintes potentielles et les avantages des stratégies de fin de vie; 5 d’évaluer les avantages et les inconvénients des différentes stratégies d’intégration de la chaîne d’approvisionnement (SCI) dans la filière européenne de l’acier; et 4 de traiter des interactions entre les dynamiques biophysiques et économiques sur le marché de l'acier. Le dernier article s’appuie sur une nouvelle méthodologie – les Cercles de Durabilité et le Métabolisme Urbain Durable – pour évaluer les défis et les contributions de l'acier dans le cadre de l’éco-fonctionnalité en milieu urbain. Les résultats ont montré que l’intégration de l’ACV dans les stratégies de développement durable permettait de reproduire assez fidèlement les résultats et les scénarios d’études scientifiques antérieures, tout en suggérant des apports méthodologiques relativement novateurs. Cette recherche opérationnelle est susceptible d'intéresser les managers et des chefs d’entreprises qui s’attachent aux questions d’efficience et de résilience de l’outil industriel, ainsi que les décideurs politiques qui souhaitent cerner les enjeux d’une pénurie de matières premières ou d’une politique de recyclage de l’acier à l’échelle européenne. D'après les résultats de chaque article, il a été observé que (a) le recyclage et la réutilisation pourraient générer des résultats intéressants à moyen et à long terme en matière de circularité, en abandonnant notamment les combustibles fossiles et en développant un tout nouveau marché autour des services de fin de vie; (b) différentes approches en matière de chaine logistique intégrée semblent être prometteuses d'un point de vue environnemental et stratégique; (c) six variables biophysiques clés peuvent avoir une incidence notoire sur les cours au comptant, les cours à terme, les marges d'EBITDA, l'utilisation des capacités de production, la distribution des dividendes et les coûts de fabrication de l'acier; et (d) la dynamique servicielle dans le cadre de l’éco-fonctionnalité peut apporter des avantages significatifs aux villes durables, tout en modifiant considérablement la structure de l’offre sur le marché de l’acier. / The present thesis delved into the current and future interactions within the European Steel Industry and of it with the environment it is a part of, with the main objective of supporting decision- and policy-making efforts oriented towards sustainability and circularity, helping to shape the future of steel in the European Community. The thesis used the European Steel Industry as a case study to explore the potential benefits of integrating Life Cycle Assessment (LCA) into System Dynamics (SD) under the scopes of Circular Economy and Industrial Ecology. A model representative of the European Steel Industry was built modularly in Stella Architect, following ILCD and ISO guidelines and standards for LCA. Throughout 4 of the 5 articles developed for the present thesis, 21 simulation runs were performed on the aforementioned model: 12 on identifying potential constraints and benefits of End-of-Life policies; 5 assessing the advantages and disadvantages of different Supply Chain Integration (SCI) strategies along European steel supply chains; and 4 addressing the interactions between biophysical and economic dynamics in the steel market. An additional article was developed using the methodologies of Circles of Sustainability and Sustainable Urban Metabolism to appraise the challenges and contributions of steel as part of servitization initiatives in urban environments. Overall results indicated that integrating LCA into SD was not only feasible and capable of reproducing results, trends and behaviors from previous scientific studies, but also of contributing to both methodologies in different levels. This approach has potential to interest policy-makers who seek more granularity within the European Steel Industry as well as decision-makers searching for a broader understanding of their operation’s dynamics beyond the gates, notably regarding raw material scarcity, resource self-sufficiency, and resource ownership retention. From the results of each article it was observed that, (a) pushing for recycling and reuse could generate interesting medium- to long-term results for circularity, transitioning away from fossil fuels and developing a whole new market around end-of-life services; (b) different SCI approaches can be environmentally and strategically promising; (c) six key biophysical variables can distinctively affect spot prices, future prices, EBITDA margins, capacity utilization, dividend payouts, and costs of steelmaking; and (d) servitization can provide significant benefits to sustainable cities, while also being able to substantially alter the supply-side dynamics of steelmaking, highlighting how important it is for steelmakers to pay close attention to the service-providing initiatives that may concern their clients and products.

Cette thèse porte sur le développement d'une approche de modélisation destinée à quantifier la durabilité de systèmes industriels à partir de biomasse (considérés comme des systèmes complexes), et à fournir un outil d’aide à la décision qui permette, en modifiant certaines de leurs caractéristiques, de diminuer leurs impacts environnementaux.Elle s’appuie sur deux études de cas régionales : la première permet de tester l’hypothèse théorique pour évaluer les facteurs qui contribuent à l’adoption par les agriculteurs du « panic érigé » (switchgrass) dans l’Etat du Michigan (USA), et les effets associés en termes d’impacts environnementaux, en utilisant un modèle multi-agents couplé à l’analyse du cycle de vie ; la seconde combine modélisation multi-agents et système d'information géographique par le biais d’une analyse de flux de matières et d’énergie pour révéler les opportunités symbiotiques d’un écosystème agro-industriel en Champagne-Ardenne (France).On montre que ces deux modèles fonctionnels ont une valeur ajoutée significative pour l’analyse de systèmes sociotechniques durables et la simulation de scénarios futurs / This research is about developing a modeling framework in order to quantify the sustainability of industrial systems for biomass energy (conceived of as complex systems), and to provide decisionmakers with an aiding-tool for reducing their environmental impacts by modifying some of their features.It draws upon two regional case-studies. In the first one, an hybrid agent-based/life cycle assessment approach is used to test the theoretical background, understand the main decision-making factors influencing farmers’ adoption of switchgrass ethanol in Michigan (USA) and assess how such patterns affect environmental impacts. In the second case-study, agent-based modeling and geographical information system are used together via material and energy flow analysis to reveal the potential for industrial symbiosis in the bio-economy cluster of Champagne-Ardenne (France). We show that both models have a significant added value for the analysis of sustainable complex systems and the simulation of future scenarios

Dans notre société actuelle, il s’avère difficile de déployer l’Écologie industrielle. Ceci peut s’expliquer par le fait que l’information à destination des décideurs est principalement issue des sciences naturelles et de l’ingénieur. Ainsi l’information apportée dans les processus de décision est focalisée sur l’étude physique des flux de matière et d’énergie. Elle semble peu pertinente pour interpeller les décideurs industriel et public. Pour cela, ce travail de thèse a pour objectif de mieux comprendre quels indicateurs utiliser pour mieux intégrer les impacts environnementaux dans les processus de décision industriel et public. Il s’intéresse en particulier à la prise en compte des externalités environnementales dans les processus de décision. Il cherche ainsi à mieux comprendre quelles sont les interactions entre le cycle de vie d’un produit et les services écosystémiques au niveau local au moyen de la méthodologie d’analyse du cycle de vie. Cette proposition est mise à l’épreuve en la développant sur un cas d’étude illustratif modélisant deux services écosystémiques liés au phénomène d’eutrophisation. Ensuite, des indicateurs des systèmes industriels sur les services écosystémiques sont testés dans un processus de validation expérimentale dans deux contextes de prise de décisions différents / In today's society, it is difficult to spread the Industrial ecology. This can be explained by the fact that information for decision makers is mainly outcome from the natural and engineering sciences. Thus, information provided in the decision process is focused on the physical study of material and energy flows. It seems irrelevant to challenge the industrial and public decision makers. For this, this thesis aims to understand which indicators to use to better integrate environmental impacts in the process of industrial and public decision. It is particularly interested in the integration of environmental externalities in the decision process. It seeks to understand what are the interactions between the life cycle of a product and ecosystem services of a territory by using the methodology of Life cycle assessment. This proposal was put to the test by developing an illustrative case study by modeling two ecosystem services related to eutrophication. Then indicators of industrial systems on ecosystem services are tested in an experimental validation process in two different contexts of decision making

La circulation des flux de matières et d’énergie reflète aussi bien le fonctionnement de la biosphère que celui des sociétés humaines. L’écologie industrielle, dans son approche territoriale, interpelle ces interactions socioécologiques au sein d’un espace géographique et participe ainsi à la définition et à la structuration de l’espace en territoire. Par une approche expérimentale déclinée sur les espaces portuaires, nous cherchons à rendre manifeste, pour la valider et mieux l’appréhender, cette dynamique de configuration du territoire en écologie industrielle. Le territoire constitue une matrice complexe, composée de représentations et de pratiques, manifestées dans le discours des acteurs. A partir de l’étude de 21 cas portuaires d’écologie industrielle à l’échelle internationale, 9 modèles territoriaux ont été proposés pour l’observer et la décrypter. Déclinés dans l’espace portuaire de Marseille-Fos, ces modèles permettent la production et l’interprétation des discours des acteurs de la démarche d’écologie industrielle en vue d’identifier les modalités de construction territoriale à l’œuvre et de construire une configuration du territoire à l’interface des représentations et pratiques des acteurs. Cette expérimentation met en évidence un phénomène d’imbrication territoriale de l’écologie industrielle et la participation de celle-ci à une dynamique territorialité-territorialisation structurante de la construction territoriale. Elle propose ainsi une définition socioécologique du territoire, distinguant des biotopes et des niches occupés par des acteurs, dont les interactions appellent à un renouvellement de la gouvernance portuaire de l’écologie industrielle. / The circulation of material and energy flows reflects the functioning of both biosphere and human societies. Industrial ecology, in its territorial approach, questions these socioecological interactions within a geographical area. It contributes to the definition and structuration of land into territory. Through an experimental approach led upon port areas, the aim is to reveal this dynamic of territorial configuration in industrial ecology. Territory constitutes a complex matrix of representations and practices, uncovered in actors’ speeches. From the analysis of 21 industrial ecology port case studies at an international scale, 9 territorial patterns are defined in order to observe and interprete this dynamic. Implemented in Marseille-Fos port area, these patterns allow the production and the interpretation of actors’ speeches in order to identify the territorial construction modes and to build a common territorial configuration, at the interface of actors’ representations and practices. This experimentation highlights a territorial embeddedness phenomenon for industrial ecology. It reveales industrial ecology’s contribution to a “territoriality-territorialisation” dynamic, leading to territorial configuration. It thus proposes a socioecological definition of territory, identifying biotopes and niches occupied by different actors. The overlapping of these biotopes and niches questions the evolution of port governance for the implementation of industrial ecology.

La conception des procédés industriels doit s'adapter à la raréfaction des ressources naturelles à bas prix et au durcissement des réglementations visant à limiter leur impact environnemental. Ainsi, pour améliorer leur rentabilité économique et leur soutenabilité, leurs effluents doivent être considérés comme des ressources potentielles de matière et d'énergie qui peuvent être valorisées localement ou à un plus grande échelle en les partageant avec d'autres industries voisines en formant un écoparc industriel.Cette thèse présente une nouvelle approche systémique et systématique pour concevoir des réseaux de valorisation d'énergie et de matière optimisés simultanément. Trois modèles linéaires de complexité croissante ont été développés pour concevoir ces réseaux à l'échelle locale. Le premier modèle (M1) détermine la consommation minimale nécessaire de ressources fraîches. Le second modèle (M2) introduit une nouvelle superstructure permettant l'optimisation simultanée des besoins énergétiques et matière pour atteindre le minimum de coûts de fonctionnement. Le troisième modèle (M3) conçoit les réseaux optimaux d'allocation de matière et d'échangeurs de chaleur simultanément. Sa fonction objective est le coût total annualisé incluant les coûts d'investissement et de fonctionnement.L'utilisation des unités de régénération est rendu possible dans la structure des trois modèles précédents. Tous les types d'unités peuvent être représentés par un modèle simple avec des paramètres génériques utilisant des objets déjà définis dans la formulation du modèle M3.Finalement, l'application du modèle M3 est étendue à la conception d'écoparcs industriels grâce à de nouvelles notions (sites, clusters, réseaux intermédiaires de matière et de chaleur), obtenant ainsi un nouveau modèle M4. Ce modèle inclut dans sa fonction objective les coûts d'investissements des réseaux liés à leur topologie.Des cas d'études issus de la littérature sont utilisés pour valider la pertinence et les performances des modèles présentés. / The design of industrial processes needs to be adapted as cheap natural resources are scarcer and environmental standards are more stringent to limit their environmental footprints. In order to improve their cost-effectiveness as well as their sustainability, industrial effluents must considered as potential heat and mass resources whether they are recycled locally or at a larger scale by sharing them with other industrial companies; thus forming an eco-industrial park (EIP).This thesis presents a new systemic and systematic approach to design optimal mass allocation and heat exchanger networks simultaneously. Three linear models of incremental complexity have been developed to design optimal recovery networks at a local scale. The first linear model (M1) looks for the necessary minimum fresh resource consumption. The second linear model (M2) presents a new superstructure that allows optimizing mass and heat requirements simultaneously, targeting the minimum annual operating costs. The third linear model (M3) allows designing optimal mass allocation and heat exchanger networks simultaneously. Its objective function is the total annualized cost considering operating and capital costs.The opportunity to use regeneration units is added to the structure of the three previous models. Any type of these units can be represented by a simple model with the generic parameters based on objects already existing in the previous models formulations.Finally, a M3 model applicability is extended to the design of collaborative eco-industrial parks with additional concepts (sites, clusters, indirect heat and mass networks) to obtain a new M4 model. In this model, the capital costs related to the topology of the networks are taken into account in the objective function.The relevance and performances of the proposed models are validated with several case studies taken from the literature.