La Résolution de Problèmes est l'un des piliers des stratégies d'amélioration continue des entreprises. Dans ce cadre, un certain nombre des méthodes ont réussi à démontrer son efficacité pour adresser des problèmes particulièrement complexes. Parmi ces méthodes, on peut distinguer le PDCA, le DMAICS, le 7Steps et le 8D/9S. Pourtant, l'apparition des réseaux distribuées de partenaires, ainsi que le positionnement du concept d'entreprise étendue, ont obligé les entreprises à aller au-delà de ses frontières pour travailler en synergie avec tous les partenaires en amont et en aval de sa chaîne. Dans ce contexte, l'efficacité de ces méthodes de résolution des problèmes a été fortement impactée. Ceci car non seulement les problèmes, mais aussi les produits, les partenaires, les ressources et l'information nécessaires pour sa résolution sont extrêmement fragmentés et décentralisés. Cette thèse s'intéresse donc à la résolution collaborative de problèmes au sein des chaînes distribuées de partenaires et son objectif est de proposer un processus et une méthodologie adaptés à ces contextes. Les propositions faites prennent en compte les aspects techniques (e.g. la modélisation des flux et la configuration de la chaîne) ainsi que les aspects collaboratifs (e.g. le niveau de confiance et/ou le rapport de pouvoir entre les partenaires) que conditionnent l'opération et l'efficacité du réseau. Finalement, cette thèse s'intéresse à l'articulation d'un système de retour d'expérience dans la résolution de problèmes distribués afin d'améliorer son efficacité. / The Problem Solving Process is a central element of the firms' continuous improvement strategies. In this framework, a number of approaches have succeeded to demonstrate their effectiveness to tackle industrial problems. The list includes, but is not limited to PDCA, DMAICS, 7Steps and 8D/9S. However, the emergence and increasing emphasis in the supply chains have impacted the effectiveness of those methods to solve problems that go beyond the boundaries of a single firm and, in consequence, their ability to provide solutions when the contexts on which firms operate are distributed. This can be explained because not only the problems, but also the products, partners, skills, resources and pieces of evidence required to solve those problems are distributed, fragmented and decentralized across the network. This PhD thesis deals with the solving of industrial problems in supply chains based in collaboration. It develops a general framework for studying this paradigm, as well as both a generic process and a collaborative methodology able to deal with the process in practice. The proposal considers all the technical aspects (e.g. products modeling and network structure) and the collaborative aspects (e.g. the trust decisions and/or the power gaps between partners) that simultaneously impact the supply chain operation and the jointly solving of problems. Finally, this research work positions the experiential knowledge as a central lever of the problem solving process to contribute to the continuous improvement strategies at a more global level.