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La contagion, ou moins qu'on ne dit

Quand les marchés chutent, les corrélations montent, et on appelle cela contagion. J'ai recalculé la preuve classique sur le S&P 500 et le CAC 40, puis je l'ai obtenue à l'identique dans un monde simulé où, par construction, rien ne se propage.

Mots-clés S&P 500 × CAC 40 Forbes-Rigobon 2002 9023 jours de cotation corrélations conditionnelles sans dépendance

Le constat

La phrase revient à chaque crise : « en période de tension, tout devient corrélé ». Elle a une preuve standard, et cette preuve tient en un graphique. On prend les clôtures quotidiennes du S&P 500 et du CAC 40, soit 9023 jours de cotation communs du 5 mars 1990 au 13 août 2026 ; on en tire des rendements logarithmiques lissés en moyenne mobile sur deux jours, pour amortir le décalage horaire entre New York et Paris. Puis on classe les jours en dix déciles d'amplitude du rendement américain, du plus calme au plus agité, et on mesure la corrélation dans chacun.

La courbe monte, sans hésiter : de 0,09 dans le décile le plus calme à 0,82 dans le plus agité, pour une corrélation pleine période de 0,64. Les jours de tempête, Paris suit New York presque pas à pas. Voilà, dit-on, la contagion, mesurée.

Corrélation S&P 500 × CAC 40 par décile d'amplitude La corrélation d'échantillon monte du premier au dernier décile d'amplitude du rendement S&P ; la droite horizontale est la corrélation pleine période. 0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 brute pleine période 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0,03 % 0,34 % 1,53 % décile de |rendement S&P|, amplitude médiane en dessous
les valeurs des tracés
DécilenAmplitude médianeδCorrélation
19020,03 %−1,000,091
29030,10 %−0,980,112
39020,18 %−0,950,254
49020,25 %−0,900,245
59030,34 %−0,810,363
69020,44 %−0,680,483
79020,56 %−0,490,535
89020,73 %−0,100,603
99030,98 %0,630,693
109021,53 %5,220,816

Le retournement

Avant de conclure, une contre-épreuve. Je fabrique un couple gaussien simulé de même taille, dont la corrélation vraie est constante par construction, égale à 0,64, la valeur pleine période du couple réel. Aucun régime, aucune crise, aucune propagation : le monde le plus sage qu'on puisse tirer au sort. La même procédure par décile y produit la même courbe montante, de 0,04 dans le premier décile à 0,86 dans le dernier, et la prédiction analytique, tracée en trait continu, passe par les points de Monte-Carlo. Le graphique qui « prouvait » la contagion ne prouve donc rien à lui seul : il redécouvre une propriété de l'estimateur, pas une propriété des marchés.

La même procédure sur un monde à corrélation constante Couple gaussien simulé dont la corrélation vraie est constante, égale à la valeur pleine période du couple réel, soumis à la même procédure par décile : la courbe monte de la même façon, et elle suit la prédiction analytique tracée en trait continu. 0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 Monte-Carlo formule pleine période 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0,06 0,61 1,96 décile de |x| simulé, amplitude médiane en dessous
les valeurs des tracés
DécilenAmplitude médianeδCorrélationFormule
19020,06−0,990,0420,061
29030,19−0,960,1900,162
39020,32−0,890,2610,262
49020,46−0,790,3690,360
59030,61−0,630,4520,452
69020,77−0,410,5480,538
79020,94−0,120,6030,617
89021,150,330,7100,694
99031,441,100,7710,771
109021,963,360,8620,867

Le mécanisme

Le mécanisme tient en une ligne : y = βx + ε, avec ε indépendant de x. Conditionner sur les jours où x est de grande amplitude ne change ni β ni le bruit ; cela ne change que le rapport signal sur bruit. Dans un décile agité, la part de y expliquée par x pèse plus lourd face au même bruit, et la corrélation d'échantillon monte, mécaniquement, sans qu'aucun paramètre structurel n'ait bougé.

En notant δ l'excès relatif de variance de x dans le sous-échantillon, la corrélation conditionnelle vaut ρA = ρ·√(1 + δ) / √(1 + δ·ρ²) : elle monte avec δ, et avec δ seul.

la dérivation complète
  1. Modèle : y = βx + ε, ε indépendant de x et de variance σ² ; A est l'événement de conditionnement, défini sur x seul.
  2. Cov(x, y | A) = β·Var(x | A), parce que ε ne dépend pas de x.
  3. Var(y | A) = β²·Var(x | A) + σ², pour la même raison.
  4. Donc ρA = β·√Var(x | A) / √(β²·Var(x | A) + σ²).
  5. On pose δ = Var(x | A) / Var(x) − 1 et on divise haut et bas par l'écart-type non conditionnel de y, qui fait apparaître ρ.
  6. Il reste ρA = ρ·√(1 + δ) / √(1 + δ·ρ²) : tout l'effet passe par δ.

Un piège rencontré en chemin dit bien où loge l'effet. Un des premiers tests multipliait les deux séries par trois, jours de tempête compris, et attendait que la corrélation monte : elle n'a pas bougé d'une décimale, la corrélation de Pearson étant invariante par changement d'échelle. Ce que le conditionnement amplifie n'est donc pas la taille des rendements, c'est la part du choc commun face à un bruit qui, lui, ne grandit pas : gonflez x seul, en laissant ε tel quel, et la brute s'envole quand la corrigée restitue ρ. Toute la question de la contagion se joue dans ce rapport, pas dans l'agitation elle-même.

La correction

La formule s'inverse : si la courbe montante n'est que l'image d'une corrélation constante vue à travers δ, alors on peut la redresser. C'est la correction de Forbes et Rigobon, appliquée ici décile par décile aux données réelles. Du troisième au dixième décile, là où l'estimateur est serré, la montée du constat s'efface : la courbe corrigée n'a plus de pente d'ensemble et reste à moins de 0,15 de la valeur pleine période. Dans les deux premiers déciles, en revanche, l'inversion divise par un nombre proche de zéro et amplifie le bruit au lieu d'effacer le biais : le premier décile corrigé vaut 0,88, avec un intervalle qui court de 0,46 à 0,96, autant dire un point qui ne dit rien. Les intervalles de la figure le disent d'eux-mêmes ; l'aplatissement, lui, n'est constaté qu'à partir du troisième décile.

Le dernier décile mérite qu'on s'y arrête. La correction y fait plus qu'aplatir : la corrigée tombe à 0,49, sous la référence de 0,64, et son intervalle, de 0,46 à 0,53, exclut celle-ci. Deux lectures sont compatibles avec ce point. Soit l'inversion, poussée par le δ de 5,2 de ce décile, corrige au-delà du nécessaire ; soit l'excès brut des jours les plus agités n'était réellement que du biais de volatilité, jusqu'au dernier point. La page rapporte ce qui sort du calcul et ne tranche pas entre les deux.

Les déciles réels, bruts et corrigés Les mêmes déciles réels, corrélation brute et corrélation corrigée de Forbes et Rigobon côte à côte. La courbe corrigée reste proche de la corrélation pleine période là où l'estimateur est serré, du troisième au dixième décile ; dans les déciles les plus bas l'inversion amplifie le bruit, et les intervalles larges le disent. 0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 brute corrigée pleine période 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0,03 % 0,34 % 1,53 % décile de |rendement S&P|, amplitude médiane en dessous
les valeurs des tracés
DécilenAmplitude médianeδCorrélationCorrigée
19020,03 %−1,000,0910,881
29030,10 %−0,980,1120,648
39020,18 %−0,950,2540,760
49020,25 %−0,900,2450,615
59030,34 %−0,810,3630,668
69020,44 %−0,680,4830,701
79020,56 %−0,490,5350,665
89020,73 %−0,100,6030,622
99030,98 %0,630,6930,601
109021,53 %5,220,8160,493

Ce qui reste

Les déciles mélangent toutes les époques ; pour regarder les crises elles-mêmes, je passe en corrélation glissante sur 60 jours de cotation. La courbe brute grimpe jusqu'à 0,92 au plus fort des crises. La courbe corrigée raconte autre chose : en moyenne d'épisode, elle vaut 0,44 à l'automne 2008 et 0,58 en février-avril 2020, toutes deux sous la ligne pleine période.

Ces moyennes sont descriptives, et il faut dire pourquoi. Deux fenêtres successives partagent 59 de leurs 60 jours : les 84 fenêtres de l'automne 2008 comptent pour une à deux observations indépendantes, pas 84. Le lissage sur deux jours autocorrèle en outre les rendements, 0,45 au premier retard, si bien qu'une fenêtre de 60 jours porte environ 23 observations effectives. Et c'est précisément en crise que δ devient énorme, 8,3 en médiane à l'automne 2008, c'est-à-dire là où l'inversion amplifie le plus le bruit. Février-avril 2020 le montre : l'écart-type des fenêtres corrigées y atteint 0,21, et 18 des 51 fenêtres passent au-dessus de la référence. « Sous la référence » est un énoncé sur une moyenne bruitée, pas sur chaque fenêtre.

L'argument solide est ailleurs, et c'est un argument a fortiori. La référence de variance de la correction est la pleine période, crises comprises, et non une période calme : la correction sous-corrige donc par construction. Si une propagation supplémentaire s'ajoutait au mécanisme, c'est au-dessus de la référence qu'elle aurait toute latitude de subsister ; or, en moyenne d'épisode, rien ne subsiste. Qu'une correction qui sous-corrige atterrisse en dessous n'a d'ailleurs rien de paradoxal : à δ énorme, la moyenne d'une transformation bruitée et à peu près concave tire vers le bas, et les fenêtres mélangent les régimes, celles qui s'achèvent début septembre 2008 couvrant encore un été calme. La lecture prudente tient en une phrase : l'essentiel de la flambée des corrélations en crise est l'effet mécanique de la volatilité, pas la preuve d'une propagation supplémentaire.

Corrélation glissante 60 jours, brute et corrigée Corrélation glissante sur 60 jours entre rendements S&P 500 et CAC 40, brute et corrigée de Forbes et Rigobon, de 1990 à 2026, avec l'automne 2008 et février-avril 2020 en bandes. La correction réduit l'excès des deux crises. La référence de variance est la pleine période, crises comprises : la correction sous-corrige, et ce qui resterait au-dessus de la référence en crise n'est pas à lui seul une preuve de contagion. Chaque fenêtre porte moins d'information que ses 60 points, d'où des moyennes par épisode dans le tableau ; dans les fenêtres calmes la corrigée passe au-dessus de la brute, effet mécanique et symétrique de l'inversion. 2008 2020 0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 brute corrigée pleine période 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025
les valeurs des tracés
ÉpisodeBruteCorrigée
automne 20080,7610,438
février-avril 20200,7920,578
pleine période0,6410,641

Ce que le calcul suppose

Hors périmètre, enfin : les corrélations conditionnelles dynamiques du type DCC-GARCH, les copules, les corrélations implicites dans les prix d'options. Autant de pistes pour un billet suivant. Le point de départ reste l'article de Forbes et Rigobon, « No Contagion, Only Interdependence » (Journal of Finance, 2002), et tout le calcul de cette page se rejoue depuis tools/contagion, sur GitHub.

Tous les nombres de cette page sortent de la même chaîne de calcul ; les rendements appariés eux-mêmes sont dans contagion.json.

Publié par Vincent Nazzareno le .