Le travail présenté dans cette thèse prend pour cadre d'analyse les systèmes d'innovation et vise à étudier les effets et les déterminants des collaborations science-industrie. Notre démarche empirique repose sur la combinaison entre une analyse statistique et économétrique de données nationales, et la réalisation d'enquêtes exploratoires sur un territoire donné. Pour déterminer l'impact de ces collaborations sur l'innovation des firmes, nous considérons deux mesures de l'innovation : le dépôt de brevet et l'intensité d'innovation. En distinguant entre deux types de collaborations académiques que sont les collaborations avec les universités et établissements d'enseignement supérieur et les collaborations avec les organismes publics de recherche ou privés à but non-lucratif, il ressort de ce travail que ces collaborations ont un effet positif et significatif sur l'innovation. Les déterminants des collaborations science-industrie sont, quant à eux, analysés à travers deux enquêtes : l'une portant sur les entreprises d'un technopôle, et l'autre réalisée auprès d'enseignants-chercheurs d'une université. Les deux enquêtes révèlent que les entreprises collaborent avec des organismes académiques principalement pour rechercher des solutions aux problèmes qu'elles rencontrent, alors que les chercheurs s'engagent dans ces collaborations pour rester au courant des problématiques actuelles des acteurs économiques. Les résultats de la première enquête établissent en outre un caractère multiscalaire des collaborations science-industrie, ce qui relativise le poids de la proximité géographique permanente au profit d'une proximité géographique temporaire couplée à d'autres types de proximité. La seconde enquête, qui s'intéresse à la propension des chercheurs à collaborer montre que les déterminants de cet engagement diffèrent selon le type de collaboration. / The works presented in this thesis use systems of innovation as an analytical framework and aims to study the effects and determinants of science-industry collaborations. Our empirical approach relies on a combination of statistical and econometric analysis of national data, and exploratory surveys within a given territory. To determine the impact of these collaborations on firms' innovation, we consider two measures of innovation: patenting and innovative performance. Taking into accounts two types of academic collaboration, including collaborations with universities and establishments of higher education and public and nonprofit research organizations, it appears that these collaborations have a significant and positive effect on innovation. On the other hand, determinants of science-industry collaborations are analyzed through two surveys: one covering firms belonging to a technopole, and the other conducted among researchers from a university. Both surveys show that firms collaborate with academic organizations mainly to find solutions to problems they face, while researchers are involved in these collaborations to stay abreast of current issues of economic agents. The results of the first survey establish a mutliscalar nature of science-industry collaborations, which minimize the importance of permanent geographical proximity in favor of a temporary geographical proximity coupled with other types of proximity. The second survey, which focuses on the determinants of researchers' propensity to collaborate, shows that these determinants are different according to the type of collaboration.