La double contrainte changement climatique et raréfaction du pétrole oblige à considérer des alternatives énergétiques pour le moyen terme. Ce travail de recherche porte sur le développement d'une économie hydrogène, laquelle n'est pas possible en l'absence d'une infrastructure de distribution et sans la mise au point de la technologie pile à combustible. L'idée forte de la thèse est que l'Etat joue un rôle central aussi bien dans la mise en place de cette infrastructure que dans la viabilité de la technologie pile à combustible. Nous mobilisons les théories de l'organisation des industries de réseau, de l'innovation et du changement technique. Les infrastructures à la base d'un réseau sont porteuses d'externalités qui ne sont pas complètement valorisées par le marché (Economides, 1996). De plus, l'adhésion des consommateurs dépend des anticipations qu'ils font sur la taille que le réseau aura dans l'avenir (Buchanan, 1965). Ainsi, la dynamique de croissance du réseau n'est pas linéaire, mais plutôt caractérisé par l'existence de seuils à partir desquels les externalités positives accélèrent le développement du réseau (Katz et Shapiro, 1985). Par ailleurs, le réseau se développe d'abord pour des raisons techniques et économiques mais l'expansion reste une décision publique (Noam, 1991). La technologie pile à combustible à hydrogène représente une rupture technologique dans les différents secteurs d'utilisation, ce qui rend la transition plus difficile et complexe (Dosi, 1988a ; Freeman, 1982). Le développement de la demande est conditionné par l'évolution de la technologie et du contexte externe (Geels, 2005). A l'aide des théories de la transformation technologique d'inspiration évolutionniste (Christensen, 1997 ; Kemp et al., 1998 ; Arthur, 1989 ; David, 1989 ; Nelson et Winter, 1977, 1982), nous analysons les possibilités qu'a la pile à combustible à percer sur le marché et à remplacer la technologie conventionnelle. Cette thèse présente deux principaux résultats : le premier quant à l'organisation de la mise en place de l'infrastructure initiale et le second quant à la manière dont la voiture pile à combustible peut entrer sur le marché. L'analyse techno-économique de la nouvelle filière hydrogène-énergie met en exergue les enjeux de la mise en place des infrastructures. L'étude du développement des réseaux d'électricité et du gaz dans le passé fournit la base empirique qui confirme l'hypothèse selon laquelle la volonté publique joue un rôle important pour consolider la diffusion des réseaux sociotechniques. En outre, les projets privés de stations-service peuvent se justifier par des avantages de pionnier, mais leur viabilité dépend de la demande dont l'évolution est fonction des performances de la pile à combustible. La domination des technologies conventionnelles liées au pétrole rend plus difficile l'introduction des innovations de rupture telles que la pile à combustible. Et en particulier dans le cas des transports qui ont été verrouillés par le pétrole dans un processus historique de dépendance de sentier (Unruh, 2000, 2002). Dans ce contexte, la pile à combustible devrait entrer progressivement sur le marché à travers l'accumulation des niches où l'innovation est plus proche de la commercialisation. Ces niches de marché devront se retrouver dans un premier temps dans les applications portables. Cela doit s'accompagner d'un investissement en recherche et démonstration de manière à augmenter les performances et à diminuer les coûts, en permettant ainsi d'arriver rapidement aux marchés principaux. A l'aide d'un modèle simple de diffusion multitechonologique, nous étudions le comportement de la concurrence entre la voiture pile à combustible à hydrogène et la voiture hybride rechargeable. Nous montrons que l'entrée précoce de cette dernière risque de bloquer l'arrivée de la voiture à hydrogène sur le marché. Des progrès dans la pile à combustible sont nécessaires pour accélérer la diffusion de la voiture à hydrogène, ce qui demande le maintien d'un soutien public à la R&D. Le coût du carbone et la stimulation de la demande sont des mesures complémentaires permettant d'accélérer l'entrée de l'hydrogène dans le marché. En outre, une adoption à large échelle exige une couverture suffisante de l'infrastructure de support ; mais les plans des agents privés risquent d'être trop modestes initialement. Le financement public de l'infrastructure est alors une solution pour démarrer la transition.

Dans un monde où les réseaux deviennent une forme dominante d’organisation, la structure des réseaux et la position des individus en leur sein affectent les comportements individuels et les résultats économiques agrégés. L’analyse de la formation des réseaux par un planificateur central ou par les individus est au cœur de cette thèse en économie des réseaux. Le Chapitre 1 étudie de manière théorique la formation et la protection optimale des réseaux par un planificateur central sachant qu’un agent externe peut détruire k liens. La protection s’effectue soit en densifiant les liens entre les nœuds, soit en protégeant les liens. Lorsque le coût de protection est suffisamment faible, un réseau minimalement connecté constitué de liens protégés garantit le flux de communication; si ce coût est élevé, la solution optimale est de former un réseau symétrique où chaque nœud possède au moins k+1 liens non-protégés. Le Chapitre 2 explore la formation décentralisée de réseaux en laboratoire en analysant les décisions individuelles de formation de liens lorsqu’un agent a une valeur supérieure aux autres et que le processus de formation de liens est séquentiel. Les résultats montrent que la séquentialité facilite la coordination sur des réseaux efficaces mais qui ne correspondent pas à l’équilibre parfait en sous-jeu. L’hétérogénéité entre les agents accroit l’asymétrie du réseau en raison de la polarisation des liens sur l’agent à valeur supérieure. Le Chapitre 3 étudie l’impact de la formation endogène d’un réseau sur l’importance des effets de pairs, avec une application aux comportements malhonnêtes. Afin d’identifier les effets des comparaisons sociales, deux environnements contrôlés sont créés en laboratoire dans lesquels les individus choisissent ou non leurs pairs, puis observent leur comportement. Les résultats montrent que les effets de pairs sur les comportements malhonnêtes sont significativement accrus lorsque les individus peuvent choisir leurs pairs. / In a world where networks become a dominant form of organization, the structure of networks and the position of individuals in these networks affect individual behavior and aggregate economic outcomes. The analysis of network formation by a central planner or by individuals themselves is at the heart of this thesis on the economics of networks.Chapter 1 theoretically studies the optimal formation and protection of networks by a central planner knowing that an external agent can destroy k links. The protection of the network can be guaranteed either by densifying the links between nodes, or by protecting the links. When the cost of protection is relatively small, a minimally connected network composed of protected links guarantees the communication flow; if this cost is high, the optimal solution is to form a symmetric network where each node has at least k+1 non-protected links.Chapter 2 explores the decentralized formation of networks in the laboratory by analyzing individual linking formation decisions when one agent has a higher value than others and that the linking formation process is sequential. The results show that sequentiality facilitatesthe coordination on efficient networks but that do not correspond to the Subgame PerfectEquilibrium. The heterogeneity across agents increases the asymmetry of networks because of the polarization of links on the agent with a higher value.Chapter 3 studies the impact of the endogenous formation of networks on the importance of peer effects, applied to dishonest behavior. In order to identify the effects of social comparisons, two controlled environments are designed in the laboratory in which individuals choose or not their peers, and then observe their behavior. The results show that peer effects on dishonest behavior are significantly higher when individuals can choose their peers.

Pour planifier le devenir d'un territoire, il est classique de projeter l'évolution de l'usage du sol et du système de transport. La projection est fondée sur le principe que les lieux d'activités, selon leurs fonctions urbaines respectives, sont en relations de complémentarité : cette complémentarité induit des besoins de déplacements, lesquels se concrétisent en des flux de transport. Souvent les projections sont réalisées de manière séparée par grand domaine, occupation des sols d'une part et transport de l'autre, or il y a des interactions. La politique polycentrique poursuivie depuis plus d'une génération en région francilienne part de cette volonté de répartition spatiale optimale des activités humaines avec la création des Villes Nouvelles. Leur localisation dans des zones préférentielles d'extension urbaine desservies par des axes structurants de transports devait apporter une cohérence d'ensemble à la région urbaine et contribuer efficacement à une meilleure gestion des flux de déplacements à la fois en termes de structure géographique, pour limiter la congestion en direction du centre, et de répartition modale en faveur des transports collectifs. L'analyse récente des données d'occupation des sols comme celle des comportements de mobilité tend à confirmer que l'Ile-de- France reste encore caractérisée par une forme urbaine à dominante monocentrique. Le niveau de masse et de centralité défini dans le schéma initial d'aménagement n'a pas été atteint pour les " centres urbains nouveaux ", la dépendance au cœur de l'agglomération est toujours vérifiée, et la voiture particulière reste privilégiée comme mode de déplacement. Pour vérifier la capacité de la forme urbaine polycentrique à favoriser une mobilité durable, notre thèse prospecte deux partis d'aménagement pour la période 2004-2030, tous deux favorisant la densification de l'agglomération mais l'un de manière homogène et l'autre de manière ciblée, orientant davantage la localisation des activités humaines dans les grands pôles d'urbanisation. Dans cet objectif, nous avons simulé de manière intégrée l'usage du sol et les transports en mobilisant le modèle d'offre de transport et de demande de déplacements de la DRIEA-IDF, et une méthode de projection démographique spatialisée basée sur le modèle OMPHALE de l'INSEE et ajoutant une focalisation par sous-ensemble territorial. Dans ces conditions, nous avons montré que l'évolution démographique prévue d'ici 2030, canalisée dans l'espace selon une logique de densification, devrait permettre un renforcement de la centralité urbaine dans les grands pôles d'aménagement que sont les Villes Nouvelles, avec une intensification de la cohérence urbaine entre les domiciles et les emplois, une réduction des distances moyennes entre domicile et travail, une proportion accrue de déplacements effectués par des modes non motorisés, et une amélioration de la performance territoriale des réseaux de transport. Ces effets seraient plus forts avec le scénario de densification ciblée qu'avec celui de densification homogène. Les transformations dans la structure des interactions spatiales et dans les besoins de déplacement, couplées au développement programmé des réseaux routiers et collectifs de transport , mais confrontées à l'accroissement démographique, sembleraient permettre de maintenir la qualité de service pour les modes individuels de transport. Cette stabilisation reposerait notamment sur un recours accru aux voies rapides urbaines. Dans le scénario de densification ciblée, l'emprise du trafic routier sur le reste du réseau pourrait même décroître quelque peu dans certains secteurs, permettant de mieux y répartir la capacité viaire en faveur des circulations douces. Le développement démographique et le maintien de la qualité de service en transport concourraient à améliorer non seulement les centralités secondaires donc l'accessibilité dans un cadre de proximité, mais encore les effectifs de population susceptibles d'atteindre une destination en un temps limité, ou le nombre d'emplois pouvant être visés depuis un lieu de domicile.