Cette thèse a pour objectif d’incorporer des éléments de théories de psychologie et d’économie comportementale dans des modèles de choix discret afin d’améliorer la compréhension du choix modal réalisé à l’échelle régionale. Les estimations se basent sur une enquête de type choice experiment présentée en première partie. Une deuxième partie s’intéresse à l’incorporation de variables latentes pour expliquer le choix modal. Après une revue de littérature sur les modèles de choix hybrides, c’est-à-dire des modèles combinant modèle d’équations structurelles et modèle de choix discret, un tel modèle est estimé pour montrer comment l’hétérogénéité d’outputs économiques (ici, la valeur du temps) peut être expliquée à l’aide de variables latentes (ici, le confort perçu dans les transports en commun) et de variables observables (ici, la garantie d’une place assise). La simulation de scénarios montre cependant que le gain économique (diminution de la valeur du temps) est plus élevé lorsque les politiques agissent sur des dimensions palpables que sur des dimensions latentes. S’appuyant sur un modèle de médiation, l’estimation d’un modèle d’équations structurelles montre par ailleurs que l’effet de la conscience environnementale sur les habitudes de choix modal est partiellement médié par l’utilité indirecte retirée de l’usage des transports en commun. Une troisième partie s’intéresse à deux formalisations de l’utilité issues de l’économie comportementale : 1) l’utilité dépendante au rang en situation de risque et 2) l’utilité dépendante à la référence. Dans un premier temps, un modèle d’utilité dépendante au rang est inséré dans des modèles de choix discret et, en particulier, un modèle à classes latentes, afin d’analyser l’hétérogénéité intra- et inter-individuelle lorsque le temps de déplacement n’est pas fiable. La probabilité de survenue d’un retard est sur-évaluée pour les déplacements en train et sous-évaluée pour les déplacements en voiture, en particulier pour les automobilistes, les usagers du train prenant d’avantage en compte l’espérance du temps de déplacement. Dans les modèles prenant en compte l’aversion au risque, les fonctions d’utilité sont convexes, ce qui implique une décroissance,de la valeur du temps. Dans un deuxième temps, une nouvelle famille de modèles de choix discret généralisant le modèle logit multinomial, les modèles de référence, est estimée. Sur mes données, ces modèles permettent une meilleure sélection des variables explicatives que le logit multinomial et l’estimation d’outputs économiques plus robustes, notamment en cas de forte hétérogénéité inobservée. La traduction économique des modèles de référence montre que les meilleurs modèles empiriques sont également les plus compatibles avec le modèle de dépendance à la référence de Tversky et Kahneman.