2.2.4 Test de causalité au sens de Granger
En économétrie, la causalité entre deux
chroniques est généralement étudiée en termes
d'amélioration de la prévision selon la caractérisation de
Granger, ou en termes d'analyse impulsionnelle, selon les principes de Sims. Au
sens de Granger, une série « cause » une autre série si
la connaissance du passé de la première améliore la
prévision de la seconde. Selon Sims, une série peut être
reconnue comme causale pour une autre série, si les innovations de la
première contribuent à la variance d'erreur de prévision
de la seconde. Entre ces deux principaux modes de caractérisation
statistique de la causalité, l'approche de Granger est certainement
celle qui a eu le plus d'échos chez les économètres; elle
sera donc retenue dans le cadre de cette étude.
Le fondement de la définition de Granger est la
relation dynamique entre les variables. Comme indiqué, elle est
énoncée en termes d'amélioration de la
prédictabilité d'une variable. Chez Granger, la succession
temporelle est centrale et on ne peut discuter de la causalité sans
prendre en considération le temps (Sekkat, 1989). On peut formaliser
la
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causalité au sens de Granger comme suit : si l'on note
par xt et yt deux séries stationnaires ; en effectuant
la régression linéaire de yt sur les valeurs
passées ys, s < t, et sur les valeurs
passées xt, s < t ; si l'on obtient des
coefficients significatifs, alors la connaissance de leurs valeurs peut
améliorer la prévision de yt : on dit que xt
cause yt unidirection-nellement. Il y a causalité
instantanée, lorsque la valeur courante xt apparaît comme
une variable explicative supplémentaire dans la régression
précédente.
Ce qui précède s'écrit de façon
formelle (Gourieroux et Monfort, 1990 ; Lardic et Mignon 2002) : - xt
cause unidirectionnellement yt à la date t si :
E[yt|yt-1, xt-1] =6
E[yt|yt-1]
- xt cause instantanément yt à
la date t si :
E[yt|yt-1, xt] =6
E[yt|yt-1, xt-1]
- xt ne cause pas yt à la date t si
:
V (E)E[yt|yt-1,
xt-1] = V(e) E[yt|yt-1]
Où V (å) désigne la
matrice de variance covariance de l'erreur de prévision.
Á partir de la définition ci-dessus, on
définit les mesures de causalité suivantes :
- Mesure de causalité unidirectionnelle de xt
vers yt :
Cx_yy=log detV
(å)E[yt|yt-1]
detV
(å)E[yt|yt-1,xt-1]
- Mesure de causalité de instantanée xt
vers yt :
Cx_yy=log detV
(å)E[yt|yt-1]
detV
(å)E[yt|yt-1,xt]
Une version du test de Granger issue directement de la
représentation autorégressive précédente, propose
d'estimer par la méthode des moindres carrés les deux
équations suivantes :
K
xt=á + EiK=1
~ixt-i + Ei=1Çiyt-i
+ Et (a)
K K
yt=b+ E i=1Xiyt-i +
Ei=1 Yixt-i + Ut (b)
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Un test d'hypothèses jointes permet de conclure sur le
sens de la causalité. Ainsi xt cause yt au sens de
Granger (équation (b)) si l'hypothèse nulle définie
ci-dessous peut être rejetée au profit de l'hypothèse
alternative :
H0 : ã1 = ã2 =
... = ãk = 0
H1 : Aumoins un des ãi =6 0.
Ce sont donc des tests de Fisher classiques. Par ailleurs, si
l'on est amené à rejeter les deux hypothèses nulles, on a
une causalité bidirectionnelle, on parle de boucle rétroactive
(feedback effect).
Considérons maintenant deux autres
spécifications : la première reprend l'équation (b); la
deuxième est construite à partir de (b) en supposant que x ne
« cause » pas y . Soit :
yt=á + i2K i=1 æixt-i
+ i2K i=1öiyt-i + åt
yt=á+ i2K i=1÷iyt-i + ít
(b')
Á partir de ces deux équations, Geweke (1983) a
proposé des tests de causalité de Granger basés sur le
principe de Wald, du ratio de vraisemblance et du multiplicateur de Lagrange,
en supposant que : xt et yt sont stationnaires, les erreurs
sont normalement distribuées et une paramétrisation optimale du
nombre de retards. Ces statistiques sont
les suivantes : T GW = T
s2*-s2
s2
TGR = log( s2
s2* )
TGL = T s2*-s2
s2*
Où : est le nombre d'observations; s2
l'estimation du maximum de vraisemblance de V
(åt) et s2* celle
de V (ít).TGW, TGR
et TGL sont respectivement les statistiques du
test de Wald, du ratio de vraisemblance et du multiplicateur de Lagrange, qui
dans l'hypothèse de causalité de xt vers yt
tendent vers zéro; chaque distribution suivant une loi chi deux
à k degrés de liberté.
Jusqu'à présent, nous sommes limités
à l'analyse causale dans des systèmes stationnaires. Or, depuis
plus d'une vingtaine d'années, de nombreux articles
révèlent que la majorité des séries
macroéconomiques sont non stationnaires, en particulier l'article de
Nelson et Plosser (1982). Ceci suppose qu'avant d'appliquer une quelconque
méthode d'estimation, une analyse approfondie des
propriétés des séries est indispensable. Pour contourner
cette difficulté, Engle et Granger (1991) ont montré que si les
variables sont intégrées, le test classique de Granger,
basé sur le VAR, n'est plus approprié. Ils recommandent pour ce
faire d'utiliser le modèle à correction d'erreur. En outre, le
test de causalité basé sur le
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modèle vectoriel à correction d'erreur
présente l'avantage de fournir une relation causale même si aucun
coefficient estimé des variables d'intérêt
décalées n'est significatif.
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