Cette thèse a pour objet la modernisation des Systèmes Hydriques Urbains de l'Europe des XV (SHUE). Débutant à la fin des années 1990, ce processus de rerégulation des SHUE opère une transformation du cadre réglementaire européen de la gestion de l'eau. Il vise une amélioration du fonctionnement de la gouvernance afin, notamment, d'imprimer une trajectoire soutenable aux SHUE. Or, les bilans intermédiaires s'avèrent mitigés et mettent en avant un besoin de caractérisation et d'explication analytiques de la modernisation des SHUE, afin d'en cerner les effets non anticipés. Par conséquent, la thèse aborde les effets de la modernisation des SHUE dans ses dimensions organisationnelle et soutenable. L'objectif de la thèse consiste à fournir une interprétation des impacts de la modernisation sur la structure de la gouvernance des SHUE et sur son efficacité dans une perspective de soutenabilité. Ancrée dans une approche d'économie institutionnelle, la démarche adoptée compare les modèles allemand, français et anglais et s'organise en deux temps. Le premier temps relève de l'observation empirique. Les phénomènes caractérisant la modernisation sont identifiés et formulés sous la forme de faits stylisés. Le second temps explique théoriquement ces phénomènes. Au regard des apports et limites des différents institutionnalismes, il est choisi de mobiliser le courant néoinstitutionnaliste pour rendre compte des aspects organisationnels et l'approche par les Régimes institutionnels de ressources pour traiter de la dimension soutenable de la modernisation des SHUE. Cette thèse soutient que la modernisation entraîne une mutation des modalités de coordination des SHUE, tout en intensifiant et polarisant les problèmes de soutenabilité autour du pilier économique. Au niveau organisationnel, nous mettons en évidence que, d'une part, la modernisation tend à dépolitiser les SHUE et que, d'autre part, le degré d'intégration de ses principes dans un SHUE est positivement corrélé à une dynamique socio-institutionnelle résiliente. Ces deux phénomènes résultent principalement d'une hybridation des arrangements institutionnels en direction du pôle marché. Le changement des formes contractuelles et l'atténuation des droits de propriété au sein des SHUE réduisent le contrôle direct de l'Etat et augmentent la capacité d'adaptation rapide des acteurs. A propos du potentiel de soutenabilité, un manque de cohérence dans le développement de la rerégulation des SHUE explique les perspectives relativement pessimistes. Nous montrons que ce paradoxe manifeste une incapacité intrinsèque de la modernisation à maximiser le potentiel de soutenabilité des SHUE. Si le développement de la réglementation est censé améliorer la qualité de la gouvernance, dans notre cas, elle s'accompagne d'un accroissement mécanique de coûts de coordination entravant l'atteinte d'une trajectoire soutenable.