Née à Washington d'un père consultant dans l'informatique et d'une mère restauratrice de tableaux, elle passe cependant toute son enfance à Apt, dans le Vaucluse. Diplômée de Sciences Po Aix-en-Provence et de la London School of Economics, elle démarre sa carrière professionnelle comme attachée parlementaire à Londres.
En 2009, alors qu'elle est chargée de mission à New Dehli, Brune Poirson rejoint aussi l'Agence française de développement au poste de coordonnatrice de développement, sur un projet de distribution d'eau potable dans les bidonvilles. Elle est ensuite recrutée par Veolia en tant que directrice du développement durable et de la responsabilité sociale de Veolia Water India. En 2014, elle déménage à Boston pour travailler en tant que chercheuse, et étudie à la John F. Kennedy School of Government, l'école d'affaires publiques de l'université Harvard, ce qui lui permet d'obtenir un master en Administration publique en 2017.
Parallèlement à son master, elle adhère au parti d'Emmanuel Macron, La République en Marche, et fait son apparition sur la scène politique française. En juin 2017, elle est élue députée du Vaucluse après sa brillante victoire aux élections législatives face à la candidate du Front national. Puis, le 21 juin 2017, elle est nommée secrétaire d'État chargée de la mer, de la biodiversité et des océans, auprès du ministre Nicolas Hulot, dans le deuxième gouvernement Édouard Philippe.
Le 20 mars 2019, Brune Poirson est élue vice-présidente de l'Assemblée des Nations unies pour l'environnement (ANUE), son rôle est de définir le programme environnemental mondial et de favoriser sa mise en oeuvre au sein du système des Nations unies.
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Brune Poirson critiquée par les internautes
Dans la nuit du lundi 9 au mardi 10 décembre, l'Assemblée nationale a adopté un amendement au projet de loi Antigaspillage qui a pour but d'interdire la "mise sur le marché des emballages plastiques à usage unique d'ici 2040". Un texte qui a valu à Brune Poirson, secrétaire d'État auprès de la ministre de la Transition écologique et solidaire, et rapporteuse de cette loi, de nombreuses critiques sur Internet, en raison du délai de 20 ans jugé beaucoup trop long.
Brune Poirson lors d'une séance de questions au gouvernement à l'Assemblée nationale à Paris, le 3 décembre 2019.
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