Deux ensembles de facteurs vont être décisifs pour l'évolution future du système électrique européen : d'une part la nécessité d'une nouvelle vague d'investissements pour le renouvellement et l'expansion des capacités de production, et d'autre part l'émergence et le renforcement des contraintes d'émission de gaz à effet de serre (GES) qui imposeront une mise en conformité avec les politiques et directives européennes. L'idée générale de la thèse est que le système européen d'échange de quotas d'émission (SCEQE) est un instrument qui peut faciliter la décarbonisation du système électrique européen. Cependant, les conditions doivent être réunies dans un contexte libéralisé, en termes de gestion de risque, d'architecture des marchés et de mise en place des instruments complémentaires de politique publique, pour que le nouveau signal prix du carbone donne toute sa mesure. L'objet de la thèse est de détailler ces conditions et d'examiner les scénarios potentiels d'évolution de la structure de production du secteur électrique européen à moyen et long terme sous la contrainte carbone. L'introduction de la libéralisation de l'industrie électrique conditionne de manière significative les comportements d'investissement et les choix technologiques. L'analyse du modèle théorique du marché permet de démontrer l'inadéquation organisationnelle de celui-ci pour développer un mix technologique optimal et pour s'adapter aux problèmes de long terme du fait de signaux de prix difficiles à interpréter. En effet, la logique du marché et de la concurrence désavantage les investissements dans les technologies capitalistiques, même celles favorables du point de vue environnemental, comme les énergies renouvelables, le nucléaire, l'hydraulique ou encore les technologies thermiques intégrant capture et séquestration du carbone (CSC). C'est tout le problème de la gestion de risque à long terme face à de nombreuses incertitudes. L'emploi de la théorie des coûts de transaction permet d'examiner les combinaisons des arrangements verticaux qui demeurent nécessaires afin de gérer le risque et de faciliter les investissements (e.g. l'intégration verticale). L'introduction du SCEQE se superpose aux risques du marché inhérents à la libéralisation, et l'incertitude quant à la valeur du carbone rend le choix des investissements encore plus délicat. L'analyse des premières années de fonctionnement du SCEQE révèle l'importance du design du système : des incohérences dans l'architecture et des contre-incitations peuvent facilement être créées, favorisant ainsi les mauvaises décisions. L'horizon de la contrainte carbone qui demeure limité et la volatilité du prix du carbone compliquent davantage les décisions concernant le renouvellement d'un stock de capital de longue durée de vie. L'ouverture du marché carbone sur les mécanismes du projet et d'autres marchés de type cap and trade influencent également le prix du carbone anticipé par les investisseurs européens tout comme l'interaction entre les objectifs européens de réduction des émissions et ceux portant sur l'augmentation de l'électricité d'origine renouvelable à l'horizon 2020. L'emploi du modèle de prospective POLES permet d'examiner ces diverses configurations du marché carbone et d'établir des scenarios possibles de prix du carbone à moyen et long terme, qui peuvent constituer un élément d'information pour les investisseurs publics et privés dans la production d'électricité. De plus, un certain nombre de mesures destinées à réduire la volatilité du prix du carbone et à faciliter la convergence des anticipations des prix à long terme sont préconisées, en particulier l'utilisation de banking ou encore de prix de réserve. Cependant, la mise en oeuvre réussie de ces mesures repose avant tout sur la crédibilité des Etats dans leurs engagements à long terme. Les exercices de modélisation utilisant le modèle POLES permettent également d'examiner les mix technologiques européens à long terme sous l'incertitude du prix du carbone. Suite à un examen des divers outils pertinents d'aide à la décision d'investissements dans un univers incertain, la voie privilégiée consiste à intégrer la méthode VAR (Valeur à Risque) puis celle d'une analyse moyennevariance dans la simulation des portefeuilles de technologie réalisée par le modèle. Ceci conduit à affecter une prime de risque des technologies intenses en carbone principalement au bénéfice du nucléaire, de l'éolien et du thermique associé à la CSC. Les exercices de modélisation montrent donc qu'il est possible de disposer d'une structure de production d'électricité moins émettrice à l'avenir. Le défi restant est de construire un cadre organisationnel et institutionnel susceptible d'inciter à effectuer ces investissements nécessaires très prochainement.