Cette thèse s’intéresse à l'impact des « patent pools » sur l’innovation cumulative. Nous analysons huit patents pools modernes développés dans les secteurs des technologies de l’information et de la communication. Un patent pool est un regroupement de propriétaires de brevets qui permet la négociation d’une seule licence pour plusieurs brevets essentiels à l’implémentation des normes techniques. Les patent pools font l’objet de nombreux travaux théoriques et empiriques. Ces travaux notent le risque collusif et monopolistique existant au sein de ces institutions. Cependant, la majorité des travaux se concentre principalement sur les facteurs qui motivent une entreprise à se joindre à un patent pool et non pas l’évolution des normes techniques au fil du temps. / This thesis investigates the impact of patent pools for technical standards on the direction of cumulative innovation. It examines eight modern patents pools in the information and communication technology sector and measures the effect of pool formation and pool extension on rates of follow-on innovation in the direction of pool technology. Patent pools are the subject of much theoretical and empirical work. The aim of this thesis is to fill a gap in current literature that focuses on the motivations of firms to join a patent pool. This thesis contributes to the literature by extending analyses to the introduction of patents to patent pools over time. It consists of three empirical studies. Patent pools as institutions possess mechanisms that encourage and discourage innovation. The formation of a patent pool and its extension as a result of the addition of patents to the patent pool after its launch may alter the incentives to innovate of outsider firms. This, in turn, may have important impacts on competition and society. Finally, this thesis also analyzes the evolution of an industry that is particularly linked to technology in patents pools—the film industry. Digitization has transformed movie distribution and technological disruption has altered the supply and demand dimensions of this market. The main findings of these three studies are presented at the beginning of each chapter.

Cette thèse contribue à trois sujets en économie de la réglementation des télécommunications. Le premier chapitre examine le débat autour de la réglementation de la neutralité des réseaux. Il étudie les conséquences d'une réglementation dans laquelle un fournisseur de contenus « indispensables » est disposé à conclure des accords d'investissement conjoint avec des fournisseurs d'accès à Internet. Le deuxième chapitre est consacré à l'investissement sur les réseaux de nouvelle génération dans un environnement réglementé et dans lequel les retours sur investissement sont incertains. Il illustre comment les contrats d'accès avec des clauses d'engagement peuvent être plus efficaces que de simples tarifs d'accès basés sur l'utilisation. Le troisième chapitre analyse l'investissement lorsque le progrès technique est endogène. Il étudie le processus dynamique d'innovation dans un marché où les n entreprises peuvent réinvestir leurs bénéfices présents pour réduire leurs coûts futurs. Il développe un jeu différentiel pour capter les effets dynamiques et décrit les conséquences de la concurrence imparfaite sur le progrès technique.

Cette thèse présente 4 articles de recherche qui étudient les relations entre la structure de marché, la concurrence, la régulation et les investissements dans les réseaux de télécommunications. Les réseaux de télécommunications nécessitent des investissements réguliers et importants. Ces investissements sont essentiels pour incorporer le progrès technique dans le réseau et ont une influence importante sur la croissance et l’emploi . C’est pourquoi la question des incitations à investir revêt une importance particulière. Le premier article étudie les relations entre la régulation ( tarif de la charge d’accès au réseau cuivre, taux d’accès cuivre vendu en gros) et les taux de pénétration des différentes technologies (cuivre, fibre optique et câble). Il montre qu’une régulation trop favorable au cuivre, diminue les incitations à investir et peut donc ralentir le développement des autres technologies et en particulier les technologies de nouvelle génération. Le deuxième article étudie la relation entre les investissements dans la téléphonie mobile et les prix moyens du trafic (en mégaoctet). Il montre que ledéveloppement du trafic est lié aux investissements et au progrès technique. Un investissement régulier produit une croissance exponentielle du trafic. Il montre aussi que la baisse des prix unitaires du mégaoctet est principalement due à la croissance du trafic et donc aux investissements. Le troisième étudie la relation entre la marge et l’investissement des opérateurs de téléphonie mobile. Il met en évidence une rupture de comportement des opérateurs en fonction de leur niveau de marge. Il montre aussi qu’il existe un niveau d’investissement qui maximise le profit. Ce niveau d’investissement dépend de la structure du marché et de la demande des consommateurs. Lorsque la marge des opérateur est suffisante, le niveau d’investissement maximisant le profit est atteint, dans le cas contraire, l’investissement est plus faible ce qui ralentit l’incorporation du progrès technique dans le réseau, la croissance du trafic et finalement la baisse des prix de mégaoctet au détriment des consommateurs. Le quatrième étudie empiriquement de manière précise la relation entre le taux de marge et l’investissement dans la téléphonie mobile. Il met en évidence une relation en U inversé. L’investissement maximum est atteint pour un taux de marge de 37,2%. Un modèle théorique complète cette étude et montre que le progrès technique, c’est-à-dire la réponse à l’investissement en terme d’utilité pour les consommateurs, joue un rôle important dans la forme de la relation entre marge et investissement. Lorsque le progrès technique est faible, la relation est monotone et décroissante. Laprobabilité d’avoir une relation en U inversé augmente avec le progrès technique et lorsque la relation est en U inversé, le sommet de la courbe se déplace vers des niveaux de marge plus élevés. / This thesis presents four research papers studying the relationship between market structure, competition, regulation and investment in telecommunications networks. Telecommunications networks require regular and substantial investments. These investments are essential to incorporate the technical progress in the network and have a large impact on growth and employment. This is why the issue of investment incentives is especially important. The first paper examines the relationship between regulation (price of the access charge to legacy network, copper wholesale access share) and penetration of different technologies (copper, optical fiber and cable). It shows that a regulation which is too favorable to copper, decreases incentives to invest in other technologies and may slow down their development , especially the new generation technologies. The second paper examines the relationship between investment in mobile telephony and the average prices of the traffic (in megabytes). It shows that traffic growth depends on investments and technical progress. Regular investment yields an exponential growth of traffic. It also shows that the fall in average prices of the megabyte is mainly due to traffic growth and therefore investment. The third paper examines the relationship between margin and investment of mobile telephony operators. It shows a break in operators behavior based on their level of profit margin. It also shows that there is a level of investment that maximizes profit. This level of investment depends on the structure of the market and consumers’ demand. When the margin of the operator is sufficient, the level of investment to maximize profit is reached, otherwise, the investment is lower which slows down the incorporation of technical progress in the network, traffic growth and ultimately the fall in megabyte prices to the detriment of consumers. The fourth paper empirically examines precisely the relationship between the rate of margin (margin/revenues) and investment in mobile telephony. It highlights an inverted U-shaped relationship. The maximum investment is achieved for a 37.2% rate of margin. A theoretical model complements this study and shows that technical progress, that is to say, the response to the investment in terms of usefulness to consumers, plays an important role inshaping the relationship between the rate of margin and investment. When technical progress is weak, the relationship ismonotonic and decreasing. The likelihood of having an inverted U relationship increases with technological progress andwhen the relationship is inverted U, the peak of the curve shifts to higher rates of margin.

L’objet de cette thèse est d’étudier le rôle de l’énergie dans la croissance économique de long terme. Le chapitre 1 décrit les quatre principaux faits de la croissance : la transition de la stagnation au régime soutenu, la Grande Divergence, l'interdépendance entre consommation d'énergie et progrès technique, et la dynamique en cycles imbriqués et hiérarchisés. Les différentes causes lointaines de la croissance (biogéographie, culture, institutions et contingence) sont ensuite étudiées. Le chapitre 2 présente les théories faisant appel à des causes dîtes proches, telles que le progrès technique et l'accumulation de capital physique et humain. La théorie de la croissance unifiée (UGT) est également analysée. Le chapitre 3 présente les lois fondamentales de la thermodynamique et les concepts associés d'exergie et d’entropie. Il est alors démontré que seule la consommation de services exergétiques constitue une cause fondamentale de croissance. Dans le chapitre 4, il est établi que les productions mondiales de pétrole et de gaz (mais pas de charbon) ont déjà dépassées leur taux de retour énergétique (EROI) maximum, si bien que les productions conventionnelles futures se feront avec un EROI décroissant. Le chapitre 5 démontre que les besoins plus importants en métaux des technologies renouvelables pourraient constituer un frein à la bonne faisabilité de la transition énergétique. Le chapitre 6 montre que la contrainte d’énergie nette se matérialise dans le court terme par le biais des dépenses énergétiques (part du produit économique consommé pour obtenir de l'énergie). Le chapitre 7 présente un modèle théorique de croissance endogène intégrant l’approche biophysique. / This PhD thesis investigates the role of energy in long-term economic growth. Chapter 1 focuses on the description of the four main hard facts of economic growth: transition from stagnation to sustained growth, Great Divergence, interdependence of energy consumption and technological change, and hierarchized-nested adaptive cycles dynamics. Then, the role of different deep-rooted causes of growth (biogeography, culture, institutions, and contingency) are studied. Chapter 2 reviews modern growth theories that focus on proximate causes such as technological change and the accumulation of physical and human capital. Unified Growth Theory (UGT) is also analyzed in this chapter. Chapter 3 presents the fundamental laws of thermodynamics and associated concepts such as exergy and entropy. It is shown that only useful exergy consumption can be considered as the fundamental cause of economic growth. Chapter 4 presents the concept of energy-return-on-investment (EROI). It is shown that maximum EROIs have already been reached at global scale for oil and gas (but not coal), so that future conventional productions will have declining EROIs. Chapter 5 shows that the higher metal requirements of renewable technologies could be potentially detrimental to the energy transition. Chapter 6 shows how the net energy constraint materializes in the short-run through energy expenditure, which is the fraction of economic output diverted to obtain energy. Chapter 7 builds a bridge between the endogenous economic growth theory and the biophysical perspective. Research started in this thesis will need further work in order to develop an UGT respecting the biophysical constraints of the real world.

La conversion de la biomasse en énergie génère des flux de gaz carbonique qui peuvent être captés,transportés puis stockés dans des strates géologiques. Ce procédé, nommé BCCS (Biomass Carbon Captureand Storage), réduit drastiquement les émissions carbonées et dans certaines conditions le puits artificiel peutstocker plus de carbone que le système de conversion n’en aura produit (émissions négatives). Ainsi, le BCCSrend plus envisageable l’obtention de certains plafonds de concentrations de CO2 atmosphériques inférieurs ouégaux à 450ppm. Des incitations économiques sont nécessaires pour déclencher l’investissement dans leBCCS de la part d’acteurs du secteur privé. Ceux-ci sont confrontés à une incertitude de grande ampleurconcernant le prix du carbone. Nous étudions dans cette thèse le comportement d’un décideur ayant le choixd’investir dans une variante du BCCS, à savoir la production de bioéthanol à partir de betteraves sucrières.Après une analyse déterministe sur un cas réel, nous étudions l’influence de différentes incertitudes sur le profild’investissement via une approche par options réelles. Nous analysons notamment l’influence de l’incertitudedu progrès technique via une loi de Poisson et montrons que l’investisseur tend à attendre l’innovation. Nousdistinguons ensuite progrès de court terme et de long terme. Puis, nous nous intéressons à l’incertitude derégulation climatique. Le marché du carbone est alors modélisé par un mouvement de retour à la moyenneavec des sauts de prix à dates fixes / Using biomass to produce energy emits carbon dioxide. These emissions can be captured, transported andstored into geological formations. This process is named BCCS (Biomass Carbon Capture and Storage). Itleads to massive reductions and the whole system carbon balance system could be negative given specificassumptions, which is called ‘negative emissions’. BCCS may help to achieve low CO2 concentration target,even below the 450ppm threshold. Providing suitable incentives is necessary to trigger private investment.Private investors are facing considerable uncertainty, about the carbon market. We study in this dissertation thebehavior of decision makers who can invest in a specific variant of BCCS, which is the production ofbioethanol coming from sugar beets. After a deterministic analysis based on a real case study, we consider theinfluence of different kinds of uncertainties on the investment profile through a real option approach. Thetechnical progress uncertainty has been modeled with Poisson jumps. We show that investors tend to wait forinnovations. We distinguish two cases depending on the progress rate: early or delayed technical progressrate. First allowance price is driven by geometric Brownian motion. Second, the price follows a mean revertingprocess with jumps at specific fixed dates, to take into account the international round of negotiations aboutclimatic change, as a kind of climate regulation uncertainty.

Nous étudions les conditions pour que la croissance optimale d'une économie polluante puisse être durable. L'étude est menée dans le cadre de modèles de croissance fondée sur la R&D dans lesquels la production est à l'origine d'émissions polluantes qui sont déversées dans l'écosystème. La pollution et la R&D sont à l'origine d'effets externes qui affectent le fonctionnement de l'économie. Pour ce dernier phénomène, les connaissances (le facteur accumulable) qui sont utilisées dans le processus d'innovation sont non-rivales et la protection de l'innovateur par le brevet est à l'origine de monopoles temporaires. Dans une première partie, nous supposons que la fonction de production des innovations a un rendement unitaire sur le facteur accumulable. Avec cette hypothèse, conforme à la théorie de la croissance endogène, nous montrons dans quelle mesure la croissance durable peut être améliorée par la promotion des technologies propres. Dans une seconde partie, la prise en compte de la théorie de la croissance semi-endogène conduit à introduire un rendement inférieur à l'unité sur le facteur accumulable. Dans le cas des technologies propres, une condition de durabilité supplémentaire concerne la difficulté de la recherche qui ne doit pas être trop importante. Nous avons de plus envisagé l'hypothèse où il existe deux secteurs de recherche, l'un spécialisé dans l'amélioration de la productivité, l'autre dans la réduction de l'intensité polluante. Dans ce cas, les nouvelles conditions de durabilité portent sur l'existence d'externalités inter-sectorielles.

L’objectif de cette thèse est de proposer une réponse à la question: Est-ce que les politiques de renforcement des droits de propriété intellectuelle telles que les TRIPS peuvent être bénéfiques aux pays en développement et leurs perspectives de rattrapage économique.?Pour répondre à cette question, on s’intéresse à la dynamique technologique sous-jacente au processus de rattrapage économique. Le premier chapitre propose une revisite empirique et analytique du modele de “catching-up and falling behind” de Verspagen (1991) qui se focalise sur l’étude du rôle des dynamiques d’innovation et d’imitation dans le processus de rattrapage économique. On trouve que même si la dynamique d’innovation est importante pour le rattrapage, la dynamique d’imitation se révèle nécessaire pour s’assurer que les pays en développement puissent développer leurs capacités qui leur permettront de prospérer. L’efficacité de la dynamique d’imitation est conditionnée par les caractéristiques du pays qui détermine sa capacité d’apprentissage (“Learning Capability”).Le deuxième chapitre se concentre sur la compréhension du fonctionnement des transferts de technologie entre les pays développés et les pays en développement. On s’intéresse aux mécanismes derrières les deux canaux de transferts principaux, le commerce international et les IDE, qui sont les canaux les plus étudiés dans la littérature. On déduit de ce chapitre la richesse et la complexité de ces mécanismes.Dans le troisième chapitre, on développe un modèle à base d’agents (ABM) pour représenter ces interactions Nord-Sud et leur complexité, avec une approche évolutionniste. Le modèle de base permet en particulier l’étude du mécanisme de transfert par la mobilité (locale) des travailleurs, un canal très peu étudié dans la littérature. Ceci nous permet d’étudier l’impact que les IDE peuvent avoir sur le développement et le rattrapage. On trouve que si les IDE des pays développés vers les pays en développement peuvent, sous certaines conditions, encourager les transferts de technologie et permettre ainsi le rattrapage, il y a tout de même des effets négatifs potentiels sur les industries locales, en particulier dans les pays les plus en retard.Le dernier chapitre propose une extension du modèle qui introduit les brevets et nous permet ainsi de répondre à la question principale. On observe que si les brevets permettent d’inciter les firmes du Nord à diffuser leur technologie et facilité le rattrapage, ces firmes demanderaient un e parfaite application des lois sur la propriété intellectuelle, ce qui serait trop sévère sur les firmes locales car cela bloquerait les imitations et surtout entraverait les efforts d’innovation de ces firmes, tout en procurant un bénéfice limité pour les firmes du Nord. / The objective of this thesis is to propose an answer to the question: Can intellectual property rights policies such as TRIPS be beneficial for developing countries and their catching-up process?To answer this question, we first look at the technological dynamics behind the catching-up process. The first chapter thus provides an empirical and analytical update on the catching-up and falling behind model by Verspagen (1991), which focuses on studying the role of the innovation and imitation dynamics in the catching up process. Mainly, we find that while the innovation dynamic is important for the catching-up process, the imitation dynamic is necessary to ensure that countries build solid capabilities that will enable them to prosper. The efficiency of the imitation dynamics is dependent on policy factors that make up the learning capability of firms and ensure firms succeed assimilating knowledge.The second chapter focuses on understanding the way those technological transfers from developed to developing countries can occur, we focus on studying the mechanisms behind two main channels, that is international trade and FDIs, which represent the main form of North-South interactions studied in the literature. From this chapter we conclude that there is a rich diversity of complex mechanisms.In the third chapter, we thus build an agent-based model (ABM) to represent those North-South interactions and their complexities, with an evolutionary economics approach. The model allows us to study a particular mechanism: transfers through the local labour mobility, a channel seldom discussed in the literature. This allows us to study the impact FDI may have on development and catching-up outcomes. We find that while FDI from developed countries can, under the right conditions, encourage technological transfers and thus catching up, there are potential negative effects on local industries, in particular in countries largely behind.The final chapter proposes an extension of the model that introduces patents, in order to answer the main question. We find that while patents help motivate northern firms to disclose their technology and thus facilitate development, those firms would require a perfect level of enforcement that will be too harsh on local firms, block imitations and also severely hinder the southern firms’ innovative efforts, while generating limited gains for northern firms.