L'accumulation de gaz à effet de serre dans l'atmosphère, produite par des activités anthropiques notamment dans le secteur de l’énergie est une des causes principales du changement climatique. Par conséquent, réaliser une véritable transition énergétique par une décarbonisation des réseaux électriques est devenue un besoin urgent pour atténuer les effets du réchauffement climatique. Dans cette transition, l’introduction des énergies renouvelables a été initiée depuis plusieurs années, principalement en raison de la participation de nouveaux acteurs à ce marché. Aujourd’hui, l’un des grands défis est de maintenir l’équilibre et la sécurité du réseau électrique en tenant compte de la diversité et de la variabilité des ressources énergétiques renouvelables connectées au réseau. L’une des approches permettant de régler ce problème et d’accroître la flexibilité du réseau électrique par ce que l’on désigne comme la Réponse à la Demande (RD). Cette thèse examine précisément ces nouvelles approches et montre l’intérêt de repenser les relations entre les différentes partie-prenantes pour faire émerger des nouveaux modèles d’affaires afin de déployer de nouvelles innovations au service de la transition énergétique. La méthodologie de recherche mise en œuvre de cette thèse consiste en une revue systématique de la littérature et une étude des données empiriques de 15 jeunes entreprises européennes du secteur de l’énergie. En conséquence, la thèse fournit à la communauté de la recherche (1) une méthode de classification pour catégoriser les différents modèles d’affaires de l’énergie (MAEs) et présente une première synthèse des MAE identifiés dans la littérature; (2) un cadre d’analyse des start-ups dans le secteur de l’énergie, complété par l’analyse de 15 start-ups de ce domaine; (3) un outil conceptuel pour l'innovation en matière de RD, appelé Canevas de Modèle d'Affaires de Réponse de Demande (CMARD), qui comprend 12 éléments interreliés. Ce canevas vise à évaluer les activités des offres de RD et à soutenir l'émergence de nouveau modèles d'affaires de RD. Ces résultats permettent de proposer un cadre analytique simplifié des pratiques existantes et peuvent également aider des entrepreneurs ou décideurs à explorer et concevoir de nouvelles offres sur le marché de la réponse à la demande. / The accumulation of greenhouse gases in the atmosphere, produced by human activities in the energy sector is one of the main causes of climate change. Therefore, the decarbonization of power systems has become an urgent need the mitigate to the effects of climate change and achieve the energy transition. The share of renewable energy technologies has been increasing mainly due to the participation of new market players. Today, however, one of the great challenges is to maintain the electricity system’s balance and security despite the large amount of renewable energy resources connected to the grid. One of the approaches to deal with this issue and to increase power system flexibility is the Demand Response (DR). Moreover, scholars argue that business model innovation can act as an energy transition driver. This thesis examines business model innovations in the context of the energy transition by investigating emerging start-up business models. The implemented research methodology in this thesis consists of a systematic literature review and an investigation of empirical data of 15 European energy start-ups. As a result, the thesis provides the research community with (1) a grouping method to classify different Energy Business Models (EBMs) and an initial synthesis of the EBMs identified in the literature; (2) a framework to analyse start-ups in the energy sector, completed with the analysis of 15 energy start-ups; (3) and a conceptual tool for DR innovation, named as the Demand Response Business Model Canvas (DRBMC), which includes 12 interrelated elements. This canvas aims at evaluating DR activities and supporting the emergence of new DR business models. These results can also help entrepreneurs explore new demand response market opportunities, enabling a better understanding and providing a simplified analytic framework of existing business practices.