Cette thèse sur travaux composée de quatre articles s’intéresse aux chaînes logistiques à deux échelons comportant un fournisseur en situation de monopole et de N clients dont les demandes pour un même produit sont corrélées. Les trois premiers articles étudient l’impact simultané des coopérations verticale et horizontale sur la performance globale. L’article 1 propose des extensions du modèle d’optimisation des stocks de Zhu et Thonemann (2004) en complétant notamment la coopération verticale entre le fournisseur et ses clients par une alliance horizontale et un échange d’informations entre clients. L’article 2 propose une modélisation multi-agents individu-centrée afin d’étudier l’impact sur la performance et la stabilité de la chaîne, de la diversité des comportements des clients face au risque et de leurs règles d’interaction dans le cadre d’une possible distorsion de l’information échangée. Nous proposons ensuite deux articles à visée plus applicative. L’article 3 s’intéresse à l’industrie pharmaceutique et étudie l’influence de la coopération entre grossistes-répartiteurs socialement responsables et leur laboratoire fournisseur pour réduire les surstocks et les gaspillages. L’article 4 consiste à comparer un pilotage centralisé à un pilotage décentralisé des stocks suite à un choc important de demande d’un produit alimentaire périssable. Les résultats de simulation font ressortir des conditions d’équilibre ainsi que des recommandations sur le pilotage global de ce type de chaînes. Plus généralement, cette thèse a permis de montrer l’intérêt d’une approche connexionniste de chaînes logistiques complexes avec agents hétérogènes s’échangeant de l’information.