L’objectif de cette thèse est de développer et étudier des modèles mathématiques d’échanges économiques, basés sur la flexibilité de la demande, entre fournisseurs et consommateurs d’électricité. D’une part, des fournisseurs d’électricité offrent des prix dépendant de l’heure de consommation. D’autre part, des consommateurs adaptent leur usage, minimisant leur facture et le désagrément lié aux changements de consommation induits. La structure de ces problèmes correspond à des problèmes d’optimisation bi-niveau. Trois types de modèles sont étudiés. Tout d’abord, l’interaction entre un fournisseur et un opérateur de smart grid est modélisée par un problème à un seul meneur et un seul suiveur. Pour cette première approche, le niveau de détails du suiveur est particulièrement élevé, et inclut notamment une gestion stochastique de la production distribuée. La meilleure réponse d’un fournisseur dans un modèle à plusieurs meneurs et plusieurs suiveurs fait l’objet de la seconde partie de la thèse. Celle-ci intègre aussi la possibilité d’avoir des agrégateurs comme suiveurs. Deux nouvelles méthodes de résolution reposant sur la sélection d’équilibres de Nash entre suiveurs sont proposées. Enfin, dans une troisième et dernière partie, on se focalise sur la recherche d’équilibres non coopératifs pour ce modèle à plusieurs meneurs et plusieurs suiveurs.Tous les problèmes abordés dans cette thèse le sont non seulement d’un point de vue théorique, mais également d’un point de vue numérique / The objective of this thesis is to develop and study mathematical models of economical exchanges between energy suppliers and consumers, using demand-side management. On one hand, the suppliers offer time-of-use electricity prices. On the other hand, energy consumers decide on their energy demand schedule, minimizing their electricity bill and the inconvenience due to schedule changes. This problem structure gives rise to bilevel optimization problems.Three kinds of models are studied. First, single-leader single-follower problems modeling the interaction between an energy supplier and a smart grid operator. In this first approach, the level of details is very high on the follower’s side, and notably includes a stochastic treatment of distributed generation. Second, a multi-leader multi-follower problem is studied from the point of view of the best response of one of the suppliers. Aggregators are included in the lower level. Two new resolution methods based on a selection of Nash equilibriums at the lower level are proposed. In the third and final part, the focus is on the evaluation of noncooperative equilibriums for this multi-leader multi-follower problem.All the problems have been studied both from a theoretical and numerical point of view.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2006-2007 / L'objectif de ce mémoire est d'appliquer la méthodologie du modèle logit mixte dans le cadre de l'estimation de la demande de transport. L'idée de base est de remplacer le modèle logit emboîté, construit par l'équipe de chercheurs de University of Toronto, par un modèle beaucoup plus flexible qui est le logit mixte à erreurs composées. Avant de procéder à l'estimation, un exercice d'identification plutôt complexe doit être effectué étant donnée la structure riche de la matrice des covariances. Le modèle est calibré avec les données provenant du sondage sur les habitudes de déplacements de la grande région de Toronto : Transportation Tomorow Survey (TTS). Les résultats affichent un bon comportement et le modèle est capable de capter une partie de la corrélation recherchée par la structure des facteurs. Le modèle logit mixte emboîté performe mieux que le modèle logit standard au niveau de la vraisemblance maximisée et de la prévision des probabilités de choix.

Les entreprises du bois d’oeuvre ont besoin d’une part de synchroniser les activités de production, d’approvisionnement et de ventes, et d’autre part, de maximiser les profits face à une demande hétérogène et saisonnière. L’objectif de cette thèse de doctorat est de développer et d’évaluer de nouvelles approches intégrées de gestion de la demande dans un contexte de capacité limitée, afin de mieux orienter ces entreprises de façon à maximiser les profits et à améliorer la satisfaction des clients les plus prioritaires. Le cas d’étude, inspiré de la réalité des entreprises du bois d’oeuvre québécoises, considère différents clients hétérogènes, des processus de production divergents et plusieurs usines oeuvrant dans un mode de fabrication pour les stocks, où les plans d’approvisionnement, de production et de ventes sont pilotés par les prévisions de la demande et des prix. Dans cette thèse, on commence par définir un cadre décisionnel mutiniveau afin de supporter les décisions d’allocation prises aux niveaux tactique et opérationnel, ainsi que les promesses de livraison conclues en temps réel. En particulier, on propose un processus de gestion de la demande intégrant la planification des ventes et des opérations (S&OP) avec la promesse de livraison basée sur les concepts de gestion des revenus : une nouvelle formulation mathématique, intégrant un modèle S&OP adapté à l’industrie du bois d’oeuvre et un modèle de promesse de livraison utilisant des limites de réservation imbriquées, est fournie. Cette formulation offre la possibilité de changer les décisions d’allocation en temps réel tant que les commandes fermes ne sont pas expédiées. Une plateforme d’optimisation et de simulation en horizon roulant est développée afin d’évaluer la valeur de l’intégration de la planification des ventes et des opérations et de la gestion des revenus. Les résultats de simulation ont démontré la capacité d’un processus intégrant le S&OP et la gestion des revenus, dans un contexte de capacité limitée et face à une demande hétérogène et saisonnière, à réaliser des meilleurs profits et à mieux satisfaire les clients prioritaires que les processus conventionnels de gestion de la demande. La plateforme d’optimisation et de simulation développée est utilisée, dans une seconde étape, pour étudier la performance de différents processus intégrés de gestion de la demande face à différentes situations du marché. En effet, on compare différentes séquences d’arrivée des commandes et deux approches de promesse de livraison. A cette fin, on adopte une nouvelle procédure de planification et d’analyse des expériences dans un contexte de gestion de la chaîne d’approvisionnement : un plan de remplissage d’espace est utilisé pour définir des scénarios variés du marché et des métamodèles de krigeage sont générés pour analyser les résultats. L’analyse des résultats a mis en évidence l’amélioration potentielle de performance qu’on peut atteindre en utilisant les concepts de gestion des revenus et a démontré l’impact de la séquence d’arrivée des commandes sur le profit annuel et le niveau de satisfaction des clients prioritaires. Les implications managériales qui découlent de cette analyse sont également présentées. Dans une troisième étape, on analyse l’effet de la substitution et de certains concepts de gestion des revenus. En particulier, on investigue l’intérêt d’offrir à certains clients privilégiés un produit de qualité supérieure au prix du produit original demandé (soit l’équivalent d’un sur-classement pour les entreprises de service), ce qui est une pratique assez commune dans l’industrie du bois d’oeuvre. À cette fin, on introduit la dimension produit dans le modèle de promesse de livraison basée sur les concepts de gestion des revenus et on mène une simulation en horizon roulant afin de comparer différentes approches intégrées de promesse de livraison. Les résultats de simulation soulignent l’efficacité d’une approche de promesse de livraison intégrant le sur-classement et les concepts de gestion des revenus, comparée aux pratiques communes utilisées pour satisfaire la demande dans un contexte de capacité limitée. En effet, le sur-classement s’avère significativement bénéfique s’il est associé aux concepts de gestion des revenus, vu que l’utilisation de limites de réservation empêche de proposer un sur-classement si le produit en question a été alloué à des commandes plus rentables. / This thesis addresses the need of softwood lumber firms operating in a supply-constrained environment and facing heterogeneous and seasonal market, to synchronize between the different business units of supply chain and to maximize profits. The objective is to develop and to evaluate new integrated demand management approaches for limited capacity contexts in a way to maximize profits and enhance the service level offered to high-priority customers. Our case study, inspired from softwood lumber manufacturers located in Eastern Canada, considers heterogeneous customers, divergent production processes and several mills considered as an MTS environment since operations and sales plans are driven by forecasts. In this thesis, we first define a multilevel decision framework in order to support mediumterm, short-term and real-time sales decisions. We propose a demand management process integrating sales and operations planning (S&OP) and revenue management (RM) concepts : we present a new mathematical formulation integrating an S&OP network model in the softwood lumber industry and an order promising model using nested booking limits. This formulation offers the possibility of changing decisions of how confirmed orders have to be fulfilled as late as possible, which we called order reassignment. Considering current demand management practices and existing IT-systems, we developed a simulationoptimization platform in order to evaluate the demand management process performance the benefits of integrating S&OP and RM concepts in various scenarios. Simulation results provide evidence of the value of integrating RM and S&OP and show that we can offer better service level to high-priority customers and higher profit margin compared to common demand management practices. The simulation-optimization platform is used, in a second step, to investigate how an integrated demand management process, that can be configured differently, can perform facing various order arrival sequences and market disturbances. For this purpose, we use relatively novel techniques – a space-filling design and Kriging metamodeling – in supply chain settings to address the impact of decision and environmental factors on the performance of the integrated demand management process. The simulation results affirm the use of nested booking limits can be a powerful tool to maximize revenues facing different environmental conditions. We also show how order arrival sequence can play a relevant role, especially with a high customer heterogeneity. In addition, as motivated by an industrial problem, we discuss the potential implications of the analysis presented for firms operating in supplyconstrained environments, such as Canadian softwood firms. As a third step, we investigate the benefits of integrating revenue management and product substitution in a manufacturing context. We particularly examine the situation when a higher quality substitute is provided at the original product’s price, which is called an upgrade. Upgrading is a common demand fulfillment practice in the Canadian softwood lumber industry. Thus, we generalize the order promising model using nested booking limits and we add a product dimension to enable product substitution. Then, we conduct a rolling horizon simulation in order to compare different demand fulfillment approaches. The simulation results demonstrate that integrating RM and upgrading achieves better performance than common demand fulfillment approaches in a limited capacity context. The value of upgrading is more significant when integrated with RM concepts since the use of nested booking limits prevents from doing unprofitable upgrades. Thus, inventories are preserved for future profitable orders.

Nous analysons un type W de système de l’Assemble-à-commande avec des délais de livraison aléatoires, l'arrivée aléatoire de la demande et des ventes perdues, en temps continu. Nous formulons le problème en tant que processus de décision Markov à l'horizon infini. Nous nous éloignons de l'approche standard en caractérisant une région de l'espace d'état où toutes les propriétés de la fonction de coût tiennent. Nous caractérisons la politique optimale dans cette région. En particulier, nous montrons que, dans l'intérieur de la région récurrente, les composants sont toujours produits. Nous caractérisons également la politique d'allocation de composants optimale qui spécifie si une demande de produit arrivant devrait être remplie. Notre analyse révèle que la politique d'allocation optimale est contre-intuitive. Par exemple, même lorsqu'un produit domine l'autre, en termes de coût/taux de vente perdue, sa demande peut ne pas avoir une priorité absolue par rapport à la demande de l'autre produit. Une telle caractéristique n'a pas été observée dans de nombreux paramètres intégrés de production/inventaire où l'allocation d'inventaire suit une priorité fixe pour satisfaire les exigences. Nous montrons également que la structure de la politique optimale reste la même pour les systèmes à production par lots, les temps de production répartis par Erlang et la demande de produits non unitaire. Enfin, nous proposons des heuristiques efficaces qui peuvent être utilisées comme substitut à la politique optimale ou peuvent être utilisées comme une politique de départ pour les algorithmes communs utilisés pour obtenir une politique optimale dans le but de réduire leur temps de calcul. / We analyze a W-configuration assemble-to-order system with random lead times, random arrival of demand, and lost sales, in continuous time. We formulate the problem as an infinite-horizon Markov decision process. We deviate from the standard approach by first characterizing a region (the recurrent region) of the state space where all properties of the cost function hold. We then characterize the optimal policy within this region. In particular, we show that within the interior of the recurrent region components are always produced. We also characterize the optimal component allocation policy which specifies whether an arriving product demand should be fulfilled. Our analysis reveals that the optimal allocation policy is counter-intuitive. For instance, even when one product dominates the other, in terms of lost sale cost and lost sale cost rate (i.e., demand rate times the lost sale cost), its demand may not have absolute priority over the other product’s demand. Such a feature has not been observed in many integrated production/inventory settings where inventory allocation follows a fixed priority in satisfying demands. We also show that the structure of the optimal policy remains the same for systems with batch production, Erlang distributed production times, and non-unitary product demand. Finally, we propose efficient heuristics that can be either used as a substitute for the optimal policy or can be used as a starting policy for the common algorithms that are used to obtain the optimal policy in an effort to reduce their computational time

Les mutations observées sur le système électrique (production décentralisée, véhicules électriques, stockage, micro réseau...) font émerger des problématiques d'ordres économiques et techniques dans la gestion de ce dernier. Parmi eux, l'impact sur les niveaux de tension et de courant de neutre des réseaux de distribution. Le but de cette thèse est d'étudier des modèles probabilistes pour estimer ces impacts. L'incertitude sur la puissance PV produite et sur l'utilisation des VEs implique la nécessité de développer des modèles probabilistes de consommation et de production d'électricité. Deux modèles différents de production et de consommation ont été étudiés : L'un basé sur l'approximation de données historiques par une densité de probabilité, l'autre reposant sur la répartition des données en groupes définis par un profil type et une probabilité d'occurrence. Des techniques de load flow probabilistes ont été étudiées dans cette thèse pour prendre en compte l'effet intermittente de la production PV et l'incertitude sur la consommation. Une technique basée sur la méthode de simulation Monte Carlo, une deuxième basée sur l'approximation PEM et une dernière basée sur l'utilisation du clustering appelée méthode pseudo Monte Carlo. Après avoir comparé la pertinence des méthodes sur deux réseaux test, la méthode pseudo Monte Carlo est appliquée, pour son gain en temps de simulation et son adaptabilité, dans un cas d'application qui porte sur l'estimation de la probabilité de dépassement des limites du courant de neutre en fonction du déséquilibre de production PV installée. / The current changes on the electrical system bring out economic and technical issues in the management of the latter. Among these issues, the impact of distributed generation and VEs on the technical constraints of the distribution network. The aim of this thesis is to study probabilistic models to estimate the impacts of photovoltaic production and electrical vehicles on medium and low voltage distribution networks. Two different probabilistic models of production and consumption were studied : one based on the fitting of historical data by one probability density function, the other one based on the data clustered in groups defined by a standard profile and a probability of occurrence. Three probabilistic load flow technics have been studied in this thesis. The first is based on the Monte Carlo simulation method, the second is based on the PEM approximation method and the last, based on the use of clustering, is called pseudo Monte Carlo method.

L’objectif de ce mémoire est d’identifier et de quantifier les déterminants individuels de la demande de transport en commun pour les déplacements domicile-travail à l’heure de pointe dans la région de Québec. En particulier, la recherche évalue l’effet du revenu des ménages sur l’utilisation de l’autobus. L’apport principal de la recherche est d’analyser conjointement trois décisions qui affectent la mobilité des personnes : 1) le choix d’habiter dans un secteur avec une accessibilité élevée au transport en commun, 2) le choix de posséder un faible nombre de véhicules et 3) le choix d’utiliser l’autobus pour se déplacer au lieu de travail ou d’études. Un modèle probit multivarié est estimé avec les données de l’enquête Origine – Destination 2006 du Ministère des Transports du Québec. Les résultats révèlent la présence de facteurs inobservés qui influencent conjointement ces décisions, ce qui confirme la pertinence d’une modélisation jointe. Les principaux résultats quantitatifs indiquent que globalement, l’élasticité-revenu de l’utilisation de l’autobus est négative (-0.70) : un niveau de revenu plus élevé augmente la probabilité qu’un individu ait un véhicule à sa disposition et diminue la probabilité qu’il choisisse l’autobus pour aller au travail. Par ailleurs, les résultats montrent que les navetteurs sont plus sensibles aux temps d’attente et de transferts en autobus (élasticité de -1) qu’au temps d’accès à l’arrêt (-0.58), au temps de parcours en autobus (-0.25) et au temps de parcours en voiture (0.14). La faible sensibilité aux temps de parcours indique qu’il faut une diminution importante du temps nécessaire pour effectuer un trajet en autobus par rapport au temps de déplacement en voiture pour qu’un automobiliste choisisse l’autobus.

L’apparition massive des véhicules électriques (VEs) sur les marchés peut avoir un impact important sur le fonctionnement des réseaux d’électricité actuels qui devront ajuster leur fonctionnement à la nouvelle demande massive d'électricité provenant des VEs. Par contre, les VEs peuvent aussi être vus comme une nouvelle opportunité dans le futur marché d’électricité. En effet, une décharge/recharge intelligente peut permettre aux VEs d’être un support de stockage d’électricité important, valable et permanent dont la capacité croit en fonction du nombre des VEs. Ce projet a comme objectifs de : (1) proposer un schéma d’interaction V2G intégrant des techniques permettant de : (a) adapter le fonctionnement de la grille aux contraintes temporelles et spatiales relatives au processus de recharge des VEs dans un milieu résidentiel. (b) optimiser les opérations de chargement/déchargement entre les VEs et la grille dans les deux sens. (2) Proposer de nouveaux schémas de communication sans fil, entre les VEs et la grille intelligente loin des bornes de recharge, qui soient basés sur les standards de communications véhiculaires (VANET) ainsi que sur d’autres standards de communication à grande échelle. On introduira des techniques d’accès à la grille intelligente pour négocier le coût de recharge/décharge des batteries et aussi pour planifier la motivation du consommateur afin de favoriser la stabilité de la grille / In the next years, electric vehicles (EVs) will make their appearance on the market. This even will have significant impact on the operation of the existing electricity networks which have to be updated to reach the new massive electricity demand. Moreover, EVs can also be seen as a new opportunity in the future electricity market. Indeed, a smart EV discharge / charge process can be enable a large power, valuable, and permanent storage media. The project's objectives are to: (1) propose a scheme integrating V2G interaction techniques: (a) adapt the grid functionality to the temporal and spatial constraints to the EV charging process in a residential setting. We seek to satisfy different power demands of EVs connected to the mains without stressing too smart grid, (b) optimizing the loading / unloading between EVs and the grid in both directions. (2) To propose new patterns of wireless communication between EVs and smart grid away from the charging stations, which are based on the standards of vehicle communications (VANET), as well as other communication standards on a large scale. Access to smart grid technologies will be introduced to negotiate the cost of charge / discharge, the waiting time of service, locations and also to plan consumer motivation to promote the grid stability

Toute procrastination à lutter contre le changement climatique aura pour conséquence une augmentation croissante des coûts à l'avenir (voir par exemple Stern, 2006). Le manque de changement dans le comportement des individus, indépendamment de l'investissement dans les technologies de réduction des émissions, pourrait entraîner des coûts exorbitants. Ces derniers sont déjà aujourd'hui très élevés en raison du faible nombre d’options disponibles pour réduire les émissions (Abrell, 2007; Bottrill, 2006; Proost, 2008; SDC, 2005). Par conséquent, des efforts sont nécessaires pour introduire des mesures politiques efficaces le plus rapidement possible. Bien que cette question concerne de nombreux secteurs de l’économie, cette thèse se concentre sur le secteur des transports car il s’agit de l'un des plus grands émetteurs de CO2 (CE, 2012). C’est également un secteur, qui se caractérise par des coûts de dépollution élevés. Cela signifie que tout progrès vers une technologie moins carbonée sera coûteuse et prendra du temps (Kesicki, 2012).Ostrom et al. (2012) signalent qu’une solution peut être trouvée en établissant et en appliquant des limites sur les ressources communes. De nombreuses études ont été entreprises à ce sujet (voir par exemple Dudley, 1993; Hackett et al., 1994; Kramer et al, 1986;. Randall, 1975, 1978;. Walker et al, 1991, 1992). Cependant, ce dernier n'a pas encore été épuisé. Au contraire, de nouveaux instruments de politique soulèvent de nouvelles discussions et suscitent le besoin pour de nouvelles recherches. Les « Personal Carbon Allowances » (PCA), aussi dénommés en français par le terme « permis d’émission », sont un de ces instruments. Le PCA est un instrument de politique publique de plafonnement et d’échange (« cap-and-trade ») dans lequel les droits d’émissions de carbone sont attribués à des individus. D'un point de vue néoclassique, les permis d'émission constituent un instrument de politique efficace et efficient dans la lutte contre la pollution (Weitzman, 1974; Montgomery, 1972). Ils entraînent une augmentation des prix qui couvre le montant exact des émissions produites par un individu. Toutefois, des éléments socio-psychologiques compliquent le problème. Cette thèse tente d’apporter un éclaircissement sur la manière dont l'économie comportementale pourrait être utilisée pour lutter contre la pollution de l'environnement du transport personnel. Elle fait des propositions concernant la mise en place des PCA et comment ces derniers pourraient influencer les choix personnels de déplacement. Plusieurs conclusions et recommandations en matière d’économie comportementale sont formulées dans quatre articles. Aux fins de cette thèse, trois des quatre articles sont basés sur des expériences. Dans les expériences de laboratoire, les sujets ont géré leurs quotas sous la dénomination française de « permis d'émissions » (et non de PCA) dans la mesure où l'étude a été menée en France. Une des conclusions mise en évidence par les expériences est que l'étiquetage a une influence positive sur les participants. L'effet de l'étiquetage pourrait être introduit dans le système PCA de différentes manières. Par exemple, les quotas de carbone personnels accordés à l’ensemble des activités pourraient être étendus sous forme de quotas pour les transports en commun. Les transports en commun pourraient être étiquetés dans le budget. Il s’agirait d’une alternative moins polluante que les transports privés., Les expériences montrent que les sujets, qui disposent d’un certain nombre de PCA à dépenser exclusivement pour les transports publics sont incités à privilégier ce mode de transport. Une autre leçon qui peut être tirée de cette thèse est l’importance du retour d’informations et d’expérience. Les individus peuvent non seulement s’appuyer sur leurs expériences personnelles passées pour faire des choix (y compris des choix de transport) mais aussi vouloir étendre leurs connaissances grâce au retour d'expérience ... / The excessive anthropogenic activities related to burning of fossil fuels emit around 80 percent of greenhouse gases (GHG) in the atmosphere per year, according to the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC, 2014). Among the GHG emissions, the anthropogenic CO2 emissions belong to the most dangerous ones. About 40 percent of these CO2 emissions have remained in the atmosphere (880 ± 35 GtCO2) since 1750, contributing to the global warming effect (IPCC, 2014). Since the 1950s, humanity is clearly responsible for more than half of the observed increases in temperatures (IPCC, 2014). The world energy consumption in 2011 tripled when comparing to 1965 and it has increased more rapidly than the world population (BP and UN, 2012). The above problem concerns a number of sectors, but only one of them has become the main subject of this dissertation. More precisely, this dissertation focuses on the transportation sector, which belongs to one of the greatest contributors of CO2 emissions to the atmosphere ((EC, 2012). Researchers warn that if the personal transportation demand continues to augment, which is likely due to the steady increase in population and greater accessibility to transport modes, the levels of congestion could become intolerable and even more costly to mitigate (Stern, 2006; EEA, 2010; Ostrom et al., 2012). Lack of changes in individual’s behavior, irrespectively of investment in abatement technologies, could lead to excessive costs, which already today are estimated to be high due to a very few low-carbon alternatives available (Abrell, 2007; Bottrill, 2006; Proost, 2008; SDC, 2005). The essays presented in this dissertation shed some light on how insights from the behavioral economics could be used to tackle the environmental pollution from personal transportation. At the core, lies the implementation of a market-based policy instrument (i.e., personal carbon allowances) in hypothetical commuting choices. The personal carbon allowances, abbreviated as PCA, constitute “a right to pollute” the atmosphere during personal activities, such as commuting and traveling (Roberts and Thumim, 2006; Howell, 2008; 2012; Parag et al., 2011). This dissertation provides suggestions on how a PCA design could influence personal choices of commuting. On the basis of four essays, a number of conclusions were drawn, and policy recommendations were formulated. For the purposes of this dissertation, PCA was defined to be any ‘cap-and-trade’ public policy instrument in which carbon emission rights are allocated to individuals. Three out of four essays encompassed laboratory experiments. The experimental subjects managed their allowances under a term emission permits (les permis d'émission, in French) because the study was conducted in France. One of the conclusions that should be highlighted is that the labeling effect had a positive influence on the experimental subjects and that it would be beneficial to consider it in the PCA scheme. For example, the personal carbon allowances that are granted for all activities could be extended by allowances that would be valid for public transportation only. The public transportation should be labeled in the budget because it is a less polluting alternative to private transportation. Having a certain number of allowances for public transportation at their disposal, subjects may be more willing to use this transport mode in replacement of commuting by private transportation. Another lesson that can be drawn from this dissertation is that the provision of feedback matters. Moreover, individuals may not only rely on their personal past experiences but also may want to extend their knowledge by the feedback on activities of their peers or neighbours....

Le service public d’eau de Paris est indéniablement développé… mais est-il durable ? Comment évaluer et améliorer cette durabilité ? C’est à cette question que nous proposons d’apporter une réponse scientifique. Cette thèse doctorale étudie les stratégies de développement des services publics d’eau et leur durabilité, avec pour principal cas d’étude Paris. En moins de deux siècles, ce service d’eau est passé d’une situation archaïque à la configuration sociotechnique actuelle, et nous souhaitons comprendre dans quelle mesure cette action collective pourra être prolongée – ou pas – à l'avenir. La première partie de cette thèse discute le cadre méthodologique et théorique mobilisé pour étudier ce qui 'gouverne' le développement et la durabilité du service public d’eau à Paris. C’est ce cadre d’analyse général qui est appliqué dans les parties suivantes de cette thèse, pour analyser le temps long : passé, présent et futur. Premièrement, pour comprendre la durabilité du développement passé. Nous expliquons comment un service public d’eau a pu historiquement être développé et perdurer à Paris jusqu'à ce jour. Pour cela, nous étudions les dynamiques à la fois écologiques, techniques, économiques, institutionnelles et politiques de ce développement, afin d'en identifier les principaux moteurs et les limites. Deuxièmement, pour évaluer la durabilité du développement présent. Nous étudions dans quelle mesure les politiques contemporaines (ex : politiques de RSE) changent quelque chose aux configurations, dynamiques et trajectoires héritées du passé. Si les politiques de développement durable actuelles permettent plusieurs améliorations, diverses résistances les rendent marginales ou marginalisées, malgré le consensus en leur faveur. Troisièmement, pour prévoir la durabilité du développement futur. Nous analysons les principales conséquences des projets officiels prévus (ex : Grand Paris de l’eau). En complément, nous proposons une étude prospective de divers scénarios encore possibles à l’avenir, afin de discuter des cheminements qui y mènent et de leurs conséquences, notamment face à la baisse de la demande d’eau observée depuis 1990. L'objectif de cette thèse est autant d'améliorer la compréhension de la notion de durabilité, que de proposer des outils opérationnels pour définir, mener et évaluer des politiques de service public d'eau durables à l’avenir. / The public water supply service in Paris is most certainly developed... but is it sustainable? And how can we measure or improve its sustainability? We will here attempt to provide a scientific answer to this question. The purpose of this Ph. D. thesis is to analyze sustainability strategies for public water services, with Paris as a main case study. In less than 2 centuries, the water service in Paris rose from an archaic water supply system to the current state of the art technical and social configuration. However, we wonder now to what extent this collective effort can be continued – or not – in the future. In the first part of the thesis, we present the theoretical and methodological framework used to understand the dynamics governing the development and sustainability of public water services in general. This analytical framework is then applied to 3 case studies: past, present and future Paris’ public water supply development. First, we study the sustainability of past development, to explain how a water service has been developed and maintained in Paris over time and up until now. We analyze the ecological, technical, Seconomical, institutional, political dynamics of this development, in order to identify their driving forces and limitations. Secondly, we assess the sustainability of present time development. We evaluate the capacity of today’s policies (e.g. Corporate Social Responsibility) to modify dynamics, configurations and trajectories inherited from the past. Current sustainable development policies provide significant improvements, but they face resistance and tend to remain marginal or marginalized, even though a strong consensus exists in their favor. Finally, we anticipate the sustainability of future development. We analyze the main projects that are officially contemplated (e.g. the Great Paris water utility project) and their consequences on both sustainability and development. In addition, we built several forward-looking scenarios, in order to discuss possible future paths of evolution and their consequences, facing the declining water demand experienced in Paris since 1990. The purpose of this thesis is thus twofold: on one hand, it aims at enhancing the theoretical understanding of sustainability issues and strategies for water services; on the other hand, it aims at providing improved tools to define, implement and evaluate the sustainable development of tomorrow’s public water service policies.

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