Le Protocole de Kyoto sur les changements climatiques crée un marché global de permis d'émissions permettant aux Etats de réduire leurs émissions de gaz à effet de serre au coût le plus faible possible. La théorie économique et l'expérience américaine démontrent l'intérêt et l'efficience environnementale de cet instrument. Cependant, transposer au niveau international, dans un contexte moins contraignant, une expérience strictement encadrée par une réglementation nationale pose de nombreux problèmes juridiques, institutionnels et d'observance. Le marché international de CO2 peut-il faciliter la réduction d'émissions de gaz à effet de serre ? Au croisement des sciences juridique et économique, cette thèse procède à une analyse comparative interdisciplinaire de deux marchés nationaux, britannique et américain, du marché européen et de l'ébauche de marché mondial afin d'identifier les règles et institutions nécessaires au fonctionnement efficace d'un système d'échange de permis d'émissions, mettant en lumière les forces et les faiblesses du régime climatique international.