Des travaux récents dans le domaine des mathématiques financières ont fait émerger l'importance de l'étude de la régularité et du comportement fin des queues de distribution pour certaines classes de diffusions à coefficients non globalement réguliers. Dans cette thèse, nous traitons des problèmes issus de ce contexte. Nous étudions d'abord l'existence, la régularité et l'asymptotique en espace de densités pour les solutions d'équations différentielles stochastiques en n'imposant que des conditions locales sur les coefficients de l'équation. Notre analyse se base sur les outils du calcul de Malliavin et sur des estimations pour les processus d'Ito confinés dans un tube autour d'une courbe déterministe. Nous obtenons des estimations significatives de la fonction de répartition et de la densité dans des classes de modèles comprenant des généralisations du CIR et du CEV et des modèles à volatilité locale-stochastique : dans ce deuxième cas, les estimations entraînent l'explosion des moments du sous-jacent et ont ainsi un impact sur le comportement asymptotique en strike de la volatilité implicite. La modélisation paramétrique de la surface de volatilité, à son tour, fait l'objet de la deuxième partie. Nous considérons le modèle SVI de J. Gatheral, en proposant une nouvelle stratégie de calibration quasi-explicite, dont nous illustrons les performances sur des données de marché. Ensuite, nous analysons la capacité du SVI à générer des approximations pour les smiles symétriques, en le généralisant à un modèle dépendant du temps. Nous en testons l'application à un modèle de Heston (sans et avec déplacement), en générant des approximations semi-fermées pour le smile de volatilité / Some recent works in the field of mathematical finance have brought new light on the importance of studying the regularity and the tail asymptotics of distributions for certain classes of diffusions with non-globally smooth coefficients. In this Ph.D. dissertation we deal with some issues in this framework. In a first part, we study the existence, smoothness and space asymptotics of densities for the solutions of stochastic differential equations assuming only local conditions on the coefficients of the equation. Our analysis is based on Malliavin calculus tools and on « tube estimates » for Ito processes, namely estimates for the probability that the trajectory of an Ito process remains close to a deterministic curve. We obtain significant estimates of densities and distribution functions in general classes of option pricing models, including generalisations of CIR and CEV processes and Local-Stochastic Volatility models. In the latter case, the estimates we derive have an impact on the moment explosion of the underlying price and, consequently, on the large-strike behaviour of the implied volatility. Parametric implied volatility modeling, in its turn, makes the object of the second part. In particular, we focus on J. Gatheral's SVI model, first proposing an effective quasi-explicit calibration procedure and displaying its performances on market data. Then, we analyse the capability of SVI to generate efficient approximations of symmetric smiles, building an explicit time-dependent parameterization. We provide and test the numerical application to the Heston model (without and with displacement), for which we generate semi-closed expressions of the smile

Les stratégies de volatilité ont connu un rapide essor suite à la crise financière de 2008. Or, les récentes performances catastrophiques de ces instruments indiciels ont remis en question leurs contributions en couverture de portefeuille. Mes travaux de thèse visent à repenser, réinventer la philosophie des stratégies de volatilité. Au travers d'une analyse empirique préliminaire reposant sur la théorie de l'utilité espérée, le chapitre 1 dresse le diagnostic des stratégies traditionnelles de volatilité basées sur la couverture de long-terme par la réplication passive de la volatilité implicite. Il montre que, bien que ce type de couverture bat la couverture traditionnelle, elle s'avère inappropriée pour des investisseurs peu averses au risque.Le chapitre 2 ouvre la voie à une nouvelle génération de stratégies de volatilité, actives, optionnelles et basées sur l'investissement factoriel. En effet, notre décomposition analytique et empirique du smile de volatilité implicite en primes de risque implicites, distinctes et investissables permet de monétiser de manière active le portage de risques d'ordres supérieurs. Ces primes de risques mesurent l'écart de valorisation entre les distributions neutres au risque et les distributions physiques.Enfin, le chapitre 3 compare notre approche investissement factoriel avec les stratégies de volatilité employées par les hedge funds. Notre essai montre que nos stratégies de primes de risque d'assurance sont des déterminants importants dans la performance des hedge funds, tant en analyse temporelle que cross-sectionnelle. Ainsi, nous mettons en évidence dans quelle mesure l'alpha provient en réalité de la vente de stratégies d'assurance contre le risque extrême. / Volatility strategies have flourished since the Great Financial Crisis in 2008. Nevertheless, the recent catastrophic performance of such exchange-traded products has put into question their contributions for portfolio hedging and diversification. My thesis work aims to rethink and reinvent the philosophy of volatility strategies.From a preliminary empirical study based on the expected utility theory, Chapter 1 makes a diagnostic of traditional volatility strategies, based on buy-and-hold investments and passive replication of implied volatility. It exhibits that, although such portfolio hedging significantly outperforms traditional hedging, it appears strongly inappropriate for risk-loving investors.Chapter 2 paves the way for a new generation of volatility strategies, active, option-based and factor-based investing. Indeed, our both analytical and empirical decomposition of implied volatility smiles into a combination of implied risk premia, distinct and tradeable, enables to harvest actively the compensation for bearing higher-order risks. These insurance risk premia measure the pricing discrepanciesbetween the risk-neutral and the physical probability distributions.Finally, Chapter 3 compares our factor-based investing approach to the strategies usually employed in the hedge fund universe. Our essay clearly evidences that our tail risk premia strategies are incremental determinants in the hedge fund performance, in both the time-series and the cross-section of returns. Hence, we exhibit to what extent hedge fund alpha actually arises from selling crash insurance strategies against tail risks.