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Titulaire d'un DESS travail et gestion du personnel, Jean-Luc Moudenc a entamé sa carrière politique en 1987 en tant que conseiller municipal de Toulouse. En 1992, il devient conseiller régional de Midi-Pyrénées, puis conseiller général du Canton de Toulouse-9 en 1994. Un an plus tard, il est réélu sur la liste du maire toulousain. Il est alors chargé de la délégation des déplacements urbains. De 1998 à 2001, il est vice-président du Syndicat mixte des transports en commun (SMTC), devenu Tisséo.

Elu maire de Toulouse en 2004, il devient député de la Haute-Garonne en 2012, mandat dont il a dû démissionner suite à sa réélection à la mairie de Toulouse en 2014. Il est également Président de Toulouse Métropole.