C'est dans le cadre d'une vision stratégique interdisciplinaire de la recherche appliquée aux transports – mais en me revendiquant comme économiste –, que je propose une synthèse de mes travaux. <br />Auparavant, il m'a paru nécessaire d'apporter un éclairage épistémologique et méthodologique à mes travaux de conceptualisation, d'expérimentation et de modélisation. La mise en perspective que je propose, est structurée autour de questions comme le critère de démarcation de la science à travers la rigueur opératoire de sa méthode, les débats sur la marche du progrès scientifique entre théorie et expérience, l'alternative entre le rationalisme et le relativisme, le débat entre réalisme et instrumentalisme à travers les limites de l'expérimentation contrôlée en sciences sociales, et enfin, la causalité et le déterminisme partiel à l'œuvre dans les sciences sociales.<br />La synthèse de mes travaux est organisée selon trois thèmes de recherche principaux, à savoir la définition et la mesure des concepts utilisés, la modélisation du système de déplacements urbains, et la conception et l'évaluation d'instruments de régulation. <br />Au sujet du premier thème, j'illustre comment j'ai mis en œuvre une définition « opératoire » de la mobilité, et je discute comment cette définition évolue de concert avec les modèles-théories qui la représentent et la manipulent. Je montre également comment ce concept est utilisé dans le cadre d'une expérimentation contrôlée fictive – une méthode d'enquête interactive de simulation, dite de « réponses déclarées » – pour explorer « l'univers de choix » comportemental des individus en matière de mobilité quotidienne.<br />Ce concept de mobilité est mis en œuvre dans le développement de plusieurs modèles, deuxième thème de mes recherches. Le modèle stratégique de déplacements de l'agglomération lyonnaise s'est révélé particulièrement adapté comme outil de recherche, ainsi que pour l'exploration méthodologique de l'incertitude en matière de prévision. Certains développements techniques récents pour dépasser les limites du modèle sont exposés, notamment l'introduction d'un modèle de choix modal « prix-temps », sur la base de fondements micro-économiques. Finalement, des essais assez concluants de modélisation dynamique du système de déplacements urbains sont présentés, avec les exemples d'un modèle de régulation des transports publics et d'un modèle de choix d'heure de départ reposant sur un modèle de goulot.<br />Enfin, le troisième thème de mes recherches concerne la conception et l'évaluation de deux catégories d'instruments de régulation. La première est une approche par les prix, le péage urbain : plusieurs scénarios de péage urbain ont été élaborés puis évalués à l'aide des modèles précédents, de même que l'équité et, plus généralement, l'acceptabilité des politiques de péage. La deuxième catégorie d'instruments relève d'une approche par les quantités, les permis transférables appliqués dans le secteur des transports.<br />Les perspectives de recherche que je présente comportent deux axes, l'un autour des politiques innovantes de régulation de la demande, au sujet des quotas transférables dans le secteur des transports, l'autre relatif à la simulation de la ville comme système complexe, sur la base d'une modélisation multi-agents.

Le marché aux poissons de Boulogne-sur-Mer se caractérise par l’organisation singulière de son système de vente. En effet, sur celui-ci, les acheteurs et les vendeurs peuvent choisir chaque jour de recourir à un mécanisme d’enchères ou à un marché de gré à gré (voire à ces deux possibilités en même temps), pour commercer entre eux. La coexistence de ces deux systèmes de vente est stable dans le temps, chacun d’entre eux représentant approximativement la moitié des quantités échangées. Cette singularité économique conduit à s’interroger sur les conditions nécessaires à l’émergence et à la stabilité de cette coexistence. Pourquoi les agents ne s’accordent-ils tous pas pour un unique mécanisme de transaction comme dans la majorité des marchés? pourquoi observe-t-on une si grande volatilité dans les choix individuels de marché? Afin de comprendre les conditions nécessaires à cette coexistence de mécanismes de marché, la présente thèse se déclinera comme suit. La première partie sera dédiée à l’étude empirique des transactions journalières ayant lieu sur chacun des deux sous-marchés. Nous commençons par une analyse statistique et économétrique afin d’extraire les faits stylisés représentatifs des propriétés du marché et de ses acteurs, avant de procéder à une analyse des réseaux sociaux existants sur ce marché,visant à déterminer l’influence des interactions dans la prise de décision. Fort de ces résultats, nous construisons des modèles informatiques multi-agents, capables de reproduire les comportements observés au niveau individuel, et, au travers ceux-ci,le comportement du marché lui-même au niveau agrégé. / Should I buy or should I bid ? The influence of market mechanism : the case of Boulogne-Sur-Mer fish market. The Boulogne-sur-Mer fish market is organized in a very specific way. Each day buyers and sellers can choose to use either an auction mechanism, a negotiated market, or evenboth, in order to sell and buy goods.A stunning fact observed is the stable coexistence of those two sub-markets throughout time, with no convergence of agents toward one of them, each one accounting for roughly half of the exchanged quantities.The present thesis aims at discovering the necessary conditions of the emergence andstability of such a coexistence.To do it, we will begin with an empirical study of daily transactions that have occurred on this market for a few years. We begin with a statistical and econometric study to extract the main stylized facts of this market, then we study the social networks influencing the outcomes. Once those facts determined, we build agent-based computational models able to reproduce the individual behaviours of agents, and through these, the emergence of the market’sbehaviour itself.

Les systèmes agricoles sont en constante évolution sous les effets conjugués d'innovations techniques et organisationnelles et de changements du contexte socio-économique. A l'échelle d'un territoire, des acteurs locaux peuvent encourager et accompagner des changements de ce type s'ils ont une vision claire de leurs impacts potentiels. L'objectif de cette thèse est d'élaborer et d'appliquer une démarche permettant d'assister agriculteurs et autres acteurs locaux d'un territoire dans la construction et l'évaluation de scénarios d'évolutions des systèmes agricoles. Une démarche basée sur des approches permettant une analyse prospective, multicritères, multi-échelles et participative d'évaluation des systèmes agricoles a été développée. Elle a été mise en oeuvre en Camargue (sud-est de la France), avec des exploitants céréaliers et des acteurs de la production agricole et de la gestion du territoire. Des scénarios portant sur la réforme de la politique agricole commune (PAC) en 2012-2014, ainsi que sur des objectifs nationaux de réduction de la consommation de pesticides et de développement de l'agriculture biologique ont été développés. Ces perspectives d'évolution des systèmes agricoles camarguais ont été évaluées, via la formalisation de nombreuses données et connaissances. Deux outils de modélisation ont été utilisés : un modèle multi-agent a permis la mise en place de séances de simulation interactives avec des agriculteurs, et un modèle bioéconomique a été développé et utilisé avec des acteurs locaux tels que le syndicat des riziculteurs et le parc naturel régional. Les scénarios portant sur la réforme de la PAC ont confirmé la dépendance des exploitations rizicoles aux subventions. Des agriculteurs ont testé différentes stratégies d'adaptation de leurs exploitations à la suppression de l'aide couplée à la production rizicole. Ces stratégies, souvent basées sur la diversification des activités ou sur la conversion à l'agriculture biologique, ne permettaient pas de compenser les pertes économiques liées à la disparition de l'aide couplée. A l'échelle du territoire, ces stratégies réduiraient fortement la surface cultivée en riz, avec des impacts importants sur d'autres activités en lien avec la production agricole. Cependant ces stratégies vont dans le sens des objectifs gouvernementaux de réduction des impacts de l'agriculture sur l'environnement. Des scénarios portant spécifiquement sur ces objectifs ont permis d'identifier des marges de manoeuvre importantes au niveau des exploitations céréalières camarguaises. Cette thèse propose un cadre pour la mise en oeuvre de démarches d'évaluation des systèmes agricoles dans un territoire, qui associe les agriculteurs et les acteurs locaux à différentes étapes, depuis leur engagement pour le choix des scénarios, l'acquisition et l'analyse des données, la construction des outils de simulation et l'évaluation de scénarios. La combinaison de différents outils de modélisation pour la réalisation de réflexions collectives, pourrait contribuer à la mise en place d'actions pour un développement durable de l'agriculture.

De grandes transformations écologiques et climatiques sont aujourd'hui à l’œuvre. Elles sont sources d’instabilité environnementale, à l’image d’évènements climatiques extrêmes devenus plus fréquents, plus intenses, et touchant de nouvelles régions du globe. A défaut de pouvoir empêcher ces changements, comment les sociétés humaines pourraient-elles s'y adapter ? Pour beaucoup de chercheurs et de décideurs, c’est par la résilience qu’elles y parviendront. Ce concept semble renfermer des solutions nouvelles, adaptées à un monde turbulent et incertain. Par définition, les systèmes résilients sont capables de rebondir face à des chocs inattendus, d’apprendre rapidement et de s'adapter à des conditions inédites. Malgré l’intérêt suscité par cette notion, les processus qui permettent à une société d’être résiliente restent encore mal connus. Cette thèse développe un cadre conceptuel nouveau permettant, via la modélisation mathématique, d'explorer les liens théoriques entre mécanismes économiques et résilience. Ce cadre repose sur une analyse critique de la résilience en écologie — domaine d’origine du concept — et en économie — notre champ d’application. Nous l’appliquons aux systèmes de production économique, modélisés comme des réseaux de firmes et analysés à travers la théorie des systèmes dynamiques. Cette thèse évalue l’aptitude de tels modèles, dits multi-agents, à générer des profils de bifurcations, étape incontournable de l’analyse mathématique de la résilience. Nous étudions pour cela une dynamique proie–prédateur très générale en écologie et en économie. Ensuite, cette thèse s'attaque à un facteur majeur qui entrave la résilience : les fortes interdépendances entre activités économiques, par lesquelles les retards et interruptions de production se propagent d’une entreprise à l’autre. En utilisant des réseaux de production réalistes, nous montrons comment les délais d'approvisionnement, lorsque intégrés dans des topologies particulières, démultiplient ces phénomènes de propagation. Ensuite, grâce à un modèle évolutionnaire, nous mettons en lumière l’existence d’un risque systémique : les cascades d’incidents ont lieu alors même que tous les agents possèdent des inventaires adaptés au niveau de risque. Ce phénomène s’amplifie lorsque les chaînes d'approvisionnement se spécialisent et se fragmentent. Ces résultats théoriques ont une valeur générale, et pourront servir à orienter de futures recherches empiriques. Cette thèse fait en outre avancer les connaissances sur des méthodes et objets mathématiques très récents, comme les équations booléennes à retard formant un réseau complexe, et les dynamiques évolutionnaires sur les graphes. Les modèles et le cadre conceptuel proposés ouvrent de nouvelles perspectives de recherche sur la résilience, en particulier sur l’impact des rétroactions environnementales sur l'évolution structurelle des réseaux de production. / A wide range of climatic and ecological changes are unfolding around us. These changes notably manifest themselves through an increased environmental variability, such as shifts in the frequency, intensity, and spatial distribution of weather-related extreme events. If human societies cannot mitigate these transformations, to which conditions should they adapt? To many researchers and stakeholders, the answer is resilience. This concept seems to subsume a variety of solutions for dealing with a turbulent and uncertain world. Resilient systems bounce back after unexpected events, learn novel conditions and adapt to them. Theoretical models, however, to explore the links between socioeconomic mechanisms and resilience are still in their infancy. To advance such models, the present dissertation proposes a novel conceptual framework. This framework relies on an interdisciplinary and critical review of ecological and economic studies, and it is based on the theory of dynamical systems and on the paradigm of complex adaptive systems. We identify agent-based models as crucial for socioeconomic modeling. To assess their applicability to the study of resilience, we test at first whether such models can reproduce the bifurcation patterns of predator–prey interactions, which are a very important factor in both ecological and economic systems. The dissertation then tackles one of the main challenges for the design of resilient economic system: the large interconnectedness of production processes, whereby disruption may propagate and amplify. We next investigate the role of delays in production and supply on realistic economic networks, and show that the interplay between time delays and topology may greatly affect a network’s resilience. Finally, we investigate a model that encompasses adaptive responses of agents to shocks, and describes how disruptions propagate even though all firms do their best to mitigate risks. In particular, systemic amplification gets more pronounced when supply chains are fragmented. These theoretical findings are fairly general in character and may thus help the design of novel empirical studies. Through the application of several recent ideas and methods, this dissertation advances knowledge on innovative mathematical objects, such as Boolean delay equations on complex networks and evolutionary dynamics on graphs. Finally, the conceptual models herein open wide perspectives for further theoretical research on economic resilience, especially the study of environmental feedbacks and their impacts on the structural evolution of production networks.