Avec le changement climatique, l'agriculture va devoir s'adapter à des sécheresses de plus en plus fréquentes et sévères. C'est le secteur le plus consommateur d'eau et celui à qui le plus d'efforts dans la réduction des prélèvements va être demandé. Les mécanismes d'allocation de l'eau existants (prix, marché, dispositifs de rationnement...) négligent souvent la forte variabilité de la disponibilité de la ressource. Or, la façon dont est partagée l'eau en cas de rareté influence le risque subi par les agriculteurs. Afin de réduire le coûts pour les agriculteurs et la société du risque sécheresse, il convient d'améliorer les outils de partage de l'eau et d'y intégrer des mécanismes de gestion du risque. C'est la question qui est étudiée dans cette thèse. Cette réflexion a été menée dans deux contextes très différents: la France, où le partage de l'eau est administré par les représentants de l'État en cas de sécheresse; l'Australie où des systèmes de marchés de l'eau ont été mis en place pour permettre les échanges d'eau entre agriculteurs. La thèse est composée de 3 articles (chapitres 2,3 et 5 en anglais) et d'éléments de cadrage (chapitres 1 et 4 en français). Le chapitre 1 présente la gestion de l'eau agricole en France. Les chapitres 2 et 3 étudient les interactions entre les règles utilisées pour le rationnement de l'eau d'irrigation en cas de sécheresse en France et les stratégies d'auto-assurance des agriculteurs. Nous étudions notamment le cas du stockage d'eau au niveau de l'exploitation, outil de gestion du risque de plus en plus mobilisé par les agriculteurs français. Le chapitre 2 modélise une situation où des agents ont la possibilité de substituer l'usage d'une ressource coûteuse mais sécurisée à l'usage de la ressource commune risquée. Nous déterminons la règle de partage optimale sous deux hypothèses distinctes: i) le planificateur définit simultanément la règle de partage et les choix de diversifications de façon à maximiser le bien être social; ii) le décideur utilise la règle de partage comme un instrument incitant les usagers à faire des choix de diversification optimaux d'un point de vue social. Le chapitre 3 est une expérience de laboratoire visant à comparer différentes règles de partage d'une ressource commune de taille incertaine quand les sujets peuvent choisir entre l'utilisation de cette ressource commune ou l'investissement dans une ressource sécurisée. Les règles sont évaluées sur leur aptitude à faciliter la coordination des agents autour du niveau optimal d'investissement dans la ressource sécurisée. La discussion des résultats de ces deux articles permet de proposer des recommandations aux administrations en charge de la mise en place des règles de partage de la ressource en cas de sécheresse, notamment dans le cadre de la réforme en cours en France (création des Organismes Uniques). Le chapitre 4 présente le fonctionnement des marchés de l'eau et le système de gestion des sécheresses en Australie. Le chapitre 5 étudie les gains de la mise en place de droits d'eau avec différents niveaux de sécurité, à l'aide d'une expérience de laboratoire capturant l'essence des marchés de l'eau australiens. Nous trouvons qu'un système avec deux niveaux de sécurité améliore l'efficacité allocative et le partage du risque mais seulement quand les coûts de transaction sont plus élevés sur le marché des allocations que sur le marché des droits d'eau. La mise en place de droits différenciés peut conduire à une diminution de la coût-efficacité du mécanisme en raison de l'augmentation des échanges sur le marché des droits d'eau et donc des coûts de transaction payés par les agriculteurs quand ceux-ci sont élevés sur le marché des droits. / With climate change, agriculture will have to adapt to face increasingly frequent and more severe droughts. Agriculture is the largest consumer of water and will face most of the water restrictions in the coming years. Existing water allocation mechanisms (pricing, water markets, rationing scheme) often fail to take into account the high variability of the resource, whereas those mechanisms have strong impacts on the risk born by agricultural water users. Water allocation schemes can contribute to reduce the cost of drought risk for farmers and society by integrating risk management mechanisms. We address this question in two different contexts: France, where water is managed by public authorities that are responsible for the rationing scheme and define the allocation of water between farmers in case of scarcity; Australia, where water markets have been implemented in order to allow water transfers between farmers. This Ph.D. dissertation is composed of 3 articles (chapter 2, 3 and 5 in English) and background information (chapter 1 and 4 in French). Chapter 1 describes the organization of irrigation water allocation in France. Chapters 2 and 3 analyze the interactions between the restrictions rules used in France to share the resource in crisis times and the self-insurance strategies of farmers. We investigate the particular example of on-farm storage, an increasingly widespread risk management tool used by French farmers. Chapter 2 models the decisions of agents heterogeneous in their risk tolerance that can substitute the use of a a secure private alternative to the use of a common pool resource of uncertain size. We find the optimal sharing rule under two assumptions concerning the regulator: i) the social planner defines simultaneously the sharing rule and the diversification choices in order to maximize social welfare; ii) the policy maker uses the sharing rule as an instrument to induce each agent to make the optimal diversification decision. Chapter 3 uses laboratory experiment to analyze how the sharing rule impacts the individual trade-off between relying on a free but uncertain resource and investing in a secure alternative resource. Rules are compared on the basis of their ability to facilitate coordination on the optimal investment in the secure resource. Chapter 4 presents how irrigation water is allocated between users in Australia in case of drought. Chapter 5 studies with a laboratory experiment, designed such as capturing the main characteristics of Australian water markets, whether offering different levels of security for water rights could potentially allow water users to manage the risks of supply uncertainty better. We find that a two security levels system improves both allocative efficiency and risk management, but only when transactions costs are higher in the market for water allocation than in the market for water rights. A system with different levels of security for water rights can be detrimental to cost-effectiveness by increasing the number of costly trades on the water rights market.

Dans certaines circonstances, des actions de groupes sont plus performantes que des actions individuelles. Dans ces situations, il est préférable de former des coalitions. Ces coalitions peuvent être disjointes ou imbriquées. La littérature économique met un fort accent sur la modélisation des accords où les coalitions d’agents économiques sont des ensembles disjoints. Cependant on observe dans la vie de tous les jours que les coalitions politiques, environnementales, de libre-échange et d’assurance informelles sont la plupart du temps imbriquées. Aussi, devient-il impératif de comprendre le fonctionnement économique des coalitions imbriquées. Ma thèse développe un cadre d’analyse qui permet de comprendre la formation et la performance des coalitions même si elles sont imbriquées. Dans le premier chapitre je développe un jeu de négociation qui permet la formation de coalitions imbriquées. Je montre que ce jeu admet un équilibre et je développe un algorithme pour calculer les allocations d’équilibre pour les jeux symétriques. Je montre que toute structure de réseau peut se décomposer de manière unique en une structure de coalitions imbriquées. Sous certaines conditions, je montre que cette structure correspond à une structure d’équilibre d’un jeu sous-jacent. Dans le deuxième chapitre j’introduis une nouvelle notion de noyau dans le cas où les coalitions imbriquées sont permises. Je montre que cette notion de noyau est une généralisation naturelle de la notion de noyau de structure de coalitions. Je vais plus loin en introduisant des agents plus raffinés. J’obtiens alors le noyau de structure de coalitions imbriquées que je montre être un affinement de la première notion. Dans la suite de la thèse, j’applique les théories développées dans les deux premiers chapitres à des cas concrets. Le troisième chapitre est une application de la relation biunivoque établie dans le premier chapitre entre la formation des coalitions et la formation de réseaux. Je propose une modélisation réaliste et effective des assurances informelles. J’introduis ainsi dans la littérature économique sur les assurances informelles, quatre innovations majeures : une fusion entre l’approche par les groupes et l’approche par les réseaux sociaux, la possibilité d’avoir des organisations imbriquées d’assurance informelle, un schéma de punition endogène et enfin les externalités. Je caractérise les accords d’assurances informelles stables et j’isole les conditions qui poussent les agents à dévier. Il est admis dans la littérature que seuls les individus ayant un revenu élevé peuvent se permettre de violer les accords d’assurances informelles. Je donne ici les conditions dans lesquelles cette hypothèse tient. Cependant, je montre aussi qu’il est possible de violer cette hypothèse sous d’autres conditions réalistes. Finalement je dérive des résultats de statiques comparées sous deux normes de partage différents. Dans le quatrième et dernier chapitre, je propose un modèle d’assurance informelle où les groupes homogènes sont construits sur la base de relations de confiance préexistantes. Ces groupes sont imbriqués et représentent des ensembles de partage de risque. Cette approche est plus générale que les approches traditionnelles de groupe ou de réseau. Je caractérise les accords stables sans faire d’hypothèses sur le taux d’escompte. J’identifie les caractéristiques des réseaux stables qui correspondent aux taux d’escomptes les plus faibles. Bien que l’objectif des assurances informelles soit de lisser la consommation, je montre que des effets externes liés notamment à la valorisation des liens interpersonnels renforcent la stabilité. Je développe un algorithme à pas finis qui égalise la consommation pour tous les individus liés. Le fait que le nombre de pas soit fini (contrairement aux algorithmes à pas infinis existants) fait que mon algorithme peut inspirer de manière réaliste des politiques économiques. Enfin, je donne des résultats de statique comparée pour certaines valeurs exogènes du modèle. / When groups can perform a task more efficiently than single individuals, a desirable behavior is to form coalitions. Coalitions can be disjoint or overlapping. But, almost all the economics literature on coalition formation is mostly restricted to models where coalitions are disjoint. However, in politics, environmental issues, customs unions, informal insurance, and many other economic, social, and political interactions, we observe overlapping coalitions. How can we understand agreements involving overlapping coalitions ? How can we study their efficiency if there is no theory to model them ? My thesis solves these questions by developing a framework on coalition formation that accommodates overlapping coalitions. In the first chapter, following a non-cooperative approach, I develop a bargaining game to model the formation of overlapping coalitions. I show the existence of a subgame perfect equilibrium and I provide an algorithm that generates equilibrium outcomes for symmetric games. I establish an overlapping coalition’s representation for each network and I show that, under some conditions, they are equilibrium outcomes. The core is the most popular solution concept in cooperative game. In the second chapter, following a cooperative approach, I develop a new concept of core that accommodates overlapping coalitions, and coincides with the recursive core when coalitions do not intersect. First, I extend naively the residual game to only embody overlapping coalitions, and I obtain a range of allocations between the optimistic and the pessimistic core. Secondly, I provide a consistent notion of residual game and I show that the overlapping coalition structure core not only stands as a generalization of the coalition structure core, but also induces a refinement of the extended recursive core. As I build a theoretical framework for overlapping coalition formation, I provide applications in the remainder of the thesis. In the third chapter, I model informal insurance arrangements as a collection of overlapping trust coalitions. The model is based on empirical facts. I enrich the theoretical modeling of informal insurance arrangements by introducing four key features : the merging of the group approach and the network approach, the possibility for informal insurance organizations to overlap, the endogenous punishment scheme, and externalities. I characterize self enforcing stable informal insurance arrangements and I derive conditions under which deviation occurs. While it is always assumed in the literature that only wealthy individuals may deviate. I formally isolate conditions under which this assumption holds. Furthermore, I show that if these conditions does not hold, this assumption is violated. Finally, I provide static comparative results for consumption under two distinct sharing norms. Finally in the fourth chapter, I investigate multilateral informal insurance organizations built on networks of trust relationships. The model is based on empirical findings and nests the traditional approaches which use bilateral links or groups. I characterize self enforcing stable informal insurance organizations without imposing extreme discounting. I show that density and clustering characterize networks that match the lowest discounting for stability. While insurance is formally arranged to smooth consumption, I show that external effects such as social privileges tend to reinforce the stability of such arrangement. I use my stability results to derive comparative statics for exogenous parameters of the model. Finally, I develop a procedure in finite steps that equates consumption for all linked individuals. Contrary to the existing procedures in infinite steps, my procedure is more realistic and useful to policy makers.

Dans certaines circonstances, des actions de groupes sont plus performantes que des actions individuelles. Dans ces situations, il est préférable de former des coalitions. Ces coalitions peuvent être disjointes ou imbriquées. La littérature économique met un fort accent sur la modélisation des accords où les coalitions d’agents économiques sont des ensembles disjoints. Cependant on observe dans la vie de tous les jours que les coalitions politiques, environnementales, de libre-échange et d’assurance informelles sont la plupart du temps imbriquées. Aussi, devient-il impératif de comprendre le fonctionnement économique des coalitions imbriquées. Ma thèse développe un cadre d’analyse qui permet de comprendre la formation et la performance des coalitions même si elles sont imbriquées. Dans le premier chapitre je développe un jeu de négociation qui permet la formation de coalitions imbriquées. Je montre que ce jeu admet un équilibre et je développe un algorithme pour calculer les allocations d’équilibre pour les jeux symétriques. Je montre que toute structure de réseau peut se décomposer de manière unique en une structure de coalitions imbriquées. Sous certaines conditions, je montre que cette structure correspond à une structure d’équilibre d’un jeu sous-jacent. Dans le deuxième chapitre j’introduis une nouvelle notion de noyau dans le cas où les coalitions imbriquées sont permises. Je montre que cette notion de noyau est une généralisation naturelle de la notion de noyau de structure de coalitions. Je vais plus loin en introduisant des agents plus raffinés. J’obtiens alors le noyau de structure de coalitions imbriquées que je montre être un affinement de la première notion. Dans la suite de la thèse, j’applique les théories développées dans les deux premiers chapitres à des cas concrets. Le troisième chapitre est une application de la relation biunivoque établie dans le premier chapitre entre la formation des coalitions et la formation de réseaux. Je propose une modélisation réaliste et effective des assurances informelles. J’introduis ainsi dans la littérature économique sur les assurances informelles, quatre innovations majeures : une fusion entre l’approche par les groupes et l’approche par les réseaux sociaux, la possibilité d’avoir des organisations imbriquées d’assurance informelle, un schéma de punition endogène et enfin les externalités. Je caractérise les accords d’assurances informelles stables et j’isole les conditions qui poussent les agents à dévier. Il est admis dans la littérature que seuls les individus ayant un revenu élevé peuvent se permettre de violer les accords d’assurances informelles. Je donne ici les conditions dans lesquelles cette hypothèse tient. Cependant, je montre aussi qu’il est possible de violer cette hypothèse sous d’autres conditions réalistes. Finalement je dérive des résultats de statiques comparées sous deux normes de partage différents. Dans le quatrième et dernier chapitre, je propose un modèle d’assurance informelle où les groupes homogènes sont construits sur la base de relations de confiance préexistantes. Ces groupes sont imbriqués et représentent des ensembles de partage de risque. Cette approche est plus générale que les approches traditionnelles de groupe ou de réseau. Je caractérise les accords stables sans faire d’hypothèses sur le taux d’escompte. J’identifie les caractéristiques des réseaux stables qui correspondent aux taux d’escomptes les plus faibles. Bien que l’objectif des assurances informelles soit de lisser la consommation, je montre que des effets externes liés notamment à la valorisation des liens interpersonnels renforcent la stabilité. Je développe un algorithme à pas finis qui égalise la consommation pour tous les individus liés. Le fait que le nombre de pas soit fini (contrairement aux algorithmes à pas infinis existants) fait que mon algorithme peut inspirer de manière réaliste des politiques économiques. Enfin, je donne des résultats de statique comparée pour certaines valeurs exogènes du modèle. / When groups can perform a task more efficiently than single individuals, a desirable behavior is to form coalitions. Coalitions can be disjoint or overlapping. But, almost all the economics literature on coalition formation is mostly restricted to models where coalitions are disjoint. However, in politics, environmental issues, customs unions, informal insurance, and many other economic, social, and political interactions, we observe overlapping coalitions. How can we understand agreements involving overlapping coalitions ? How can we study their efficiency if there is no theory to model them ? My thesis solves these questions by developing a framework on coalition formation that accommodates overlapping coalitions. In the first chapter, following a non-cooperative approach, I develop a bargaining game to model the formation of overlapping coalitions. I show the existence of a subgame perfect equilibrium and I provide an algorithm that generates equilibrium outcomes for symmetric games. I establish an overlapping coalition’s representation for each network and I show that, under some conditions, they are equilibrium outcomes. The core is the most popular solution concept in cooperative game. In the second chapter, following a cooperative approach, I develop a new concept of core that accommodates overlapping coalitions, and coincides with the recursive core when coalitions do not intersect. First, I extend naively the residual game to only embody overlapping coalitions, and I obtain a range of allocations between the optimistic and the pessimistic core. Secondly, I provide a consistent notion of residual game and I show that the overlapping coalition structure core not only stands as a generalization of the coalition structure core, but also induces a refinement of the extended recursive core. As I build a theoretical framework for overlapping coalition formation, I provide applications in the remainder of the thesis. In the third chapter, I model informal insurance arrangements as a collection of overlapping trust coalitions. The model is based on empirical facts. I enrich the theoretical modeling of informal insurance arrangements by introducing four key features : the merging of the group approach and the network approach, the possibility for informal insurance organizations to overlap, the endogenous punishment scheme, and externalities. I characterize self enforcing stable informal insurance arrangements and I derive conditions under which deviation occurs. While it is always assumed in the literature that only wealthy individuals may deviate. I formally isolate conditions under which this assumption holds. Furthermore, I show that if these conditions does not hold, this assumption is violated. Finally, I provide static comparative results for consumption under two distinct sharing norms. Finally in the fourth chapter, I investigate multilateral informal insurance organizations built on networks of trust relationships. The model is based on empirical findings and nests the traditional approaches which use bilateral links or groups. I characterize self enforcing stable informal insurance organizations without imposing extreme discounting. I show that density and clustering characterize networks that match the lowest discounting for stability. While insurance is formally arranged to smooth consumption, I show that external effects such as social privileges tend to reinforce the stability of such arrangement. I use my stability results to derive comparative statics for exogenous parameters of the model. Finally, I develop a procedure in finite steps that equates consumption for all linked individuals. Contrary to the existing procedures in infinite steps, my procedure is more realistic and useful to policy makers.