L’urbanisation des pays développés et en voie de développement entraîne des effets négatifs liés à la pollution de l’air, aux émissions de gaz à effet de serre et à la congestion dans les villes. Cette thèse étudie les effets des formes urbaines sur la pollution, la congestion, les distances domicile-travail et le bien-être des citadins. Nous construisons un modèle théorique de ville polycentrique incluant des choix de localisation résidentielle avec la présence d’externalités négatives de pollution et de congestion provenant des flux de transport, où la localisation des lieux d’emploi est déterminée de manière endogène. Une analyse empirique des déterminants spatiaux des distances et des temps de déplacement domicile-travail est menée avec les aires métropolitaines françaises comme cas d’étude. Cette thèse souligne la nécessité d'une approche prudente pour mettre en œuvre certaines politiques urbaines qui garantiraient un développement durable des villes. Une ville polycentrique peut être une ville souhaitable ou non en fonction (i) de l'accessibilité des lieux d’emplois, (ii) de la qualité de l'infrastructure routière (vitesse élevée ou non), (iii) de la densité d'emploi dans les villes et de (iv) la répartition de la population et des emplois. Cette thèse démontre également le rôle significatif de la demande de logements endogène sur les structures urbaines en présence d’une externalité négative de congestion des transports non tarifée. Certains projets de densification urbaine devraient reconsidérer et quantifier les externalités négatives (congestion et pollution) qui surviennent lorsque la population augmente dans une ville. Ces externalités sont des coûts indirects dus à l'ajustement de la demande de logements et de transport à long terme.