2011 : maillot jaune puis quatrième du Tour de France

Victoire de Thomas Voeckler au sprint lors de la 4^e étape de Paris-Nice le 9 mars 2011 à Belleville

Thomas Voeckler remporte sa première victoire en 2011 lors du Tour méditerranéen. Profitant de l'erreur de Laurent Mangel qui célèbre prématurément sa victoire, Voeckler le bat au sprint lors de la première étape et prend alors la tête du classement général^[13]. Sixième à la fin, il se met de nouveau en évidence la semaine suivante sur le Tour du Haut-Var qu'il remporte. Troisième de la première étape remportée par Samuel Dumoulin, il s'échappe avec Julien Antomarchi le lendemain à quelques kilomètres de l'arrivée finale. Assuré de remporter le classement final de l'épreuve, il ne dispute pas le sprint pour la victoire d'étape. Au mois de mars, il est leader du classement UCI Europe Tour^[14]. Le 9 mars 2011, il remporte au sprint la 4^e étape de Paris-Nice devant ses compagnons d'échappée Rémi Pauriol et Thomas De Gendt^[15]. Il remporte ensuite en solitaire la huitième étape de cette course quatre jours plus tard.

Une semaine plus tard, le 19 mars, et malgré les efforts déployés dans le final de l'épreuve, Thomas Voeckler se classe dixième de la Classic Loire-Atlantique à 22 s du vainqueur néerlandais Lieuwe Westra^[16]. Il prend sa revanche le lendemain en remportant « en costaud »^[17] sa cinquième victoire de la saison dans la course Cholet-Pays de Loire. Il place une attaque à 3 km de l'arrivée avec un vent de côté, et parvient à sortir du peloton avant de résister au retour des sprinteurs. Grâce à cette victoire, il rejoint Jérémy Roy à la première place provisoire de la Coupe de France de cyclisme sur route 2011^[18],[17]. Il prend par la même occasion la tête du classement individuel de l'UCI Europe Tour.

Voeckler à Briançon en 2011

Thomas Voeckler en jaune lors du Tour de France 2011

En avril, il remporte une nouvelle victoire lors de la deuxième étape du Tour du Trentin devant Michele Scarponi^[19], et termine septième du classement général de cette course. Le 7 mai, il enchaîne avec une victoire en solitaire à Cassel lors de la quatrième étape des Quatre Jours de Dunkerque. Il prend alors la tête du classement général et il remporte le lendemain le classement final de la course, confortant ainsi sa première place au classement UCI Europe Tour. Le 5 juin, il prend le départ du Critérium du Dauphiné. Il se classe plusieurs fois parmi les dix premiers d'étapes de montagne et termine l'épreuve à la dixième place du classement général. Avec Christophe Kern, vainqueur de la cinquième étape et sixième du classement général, il participe à la victoire de l'équipe Europcar au classement par équipes^[20]. Il termine troisième du championnat de France sur route, remporté par Sylvain Chavanel.

En juillet, il participe au Tour de France 2011 et endosse le maillot jaune à l'issue de la 9^e étape, en arrivant deuxième à Saint-Flour après une échappée de 167 km. Lors de la 12^e étape du Tour dans les Pyrénées, il résiste aux favoris (les frères Andy et Fränk Schleck, Cadel Evans ou encore Alberto Contador) et parvient à conserver son maillot de leader, en terminant 9^e de l'étape, à 50 secondes du vainqueur. Il garde ce maillot après la 14^e étape, lors de laquelle il rivalise avec les favoris dans la montée finale du Plateau de Beille. Quelques jours plus tard, à Pignerol, il perd vingt-sept secondes sur Alberto Contador et Cadel Evans sur une sortie de route sans conséquence physique dans la descente de la côte de Pramartino^[21]. Lors de la 18^e étape, au terme de la montée vers le col du Galibier, Thomas Voeckler parvient à sauver son maillot jaune pour 15 secondes en se plaçant dans la roue de Cadel Evans qui le distance dans les derniers mètres. Le 22 juillet, deux jours avant la fin du Tour, il perd le maillot jaune à l'issue de la 19^e étape, à la suite d'une attaque d'Alberto Contador qu'il s'épuise en vain à rattraper. Il concède deux minutes cinquante-huit à son coéquipier Pierre Rolland, vainqueur de l'étape à l'Alpe d'Huez, et finit le Tour de France en 4^e position. Depuis Christophe Moreau en 2000, Thomas Voeckler est le premier Français à figurer à une place aussi haute du classement général^[22]. Ne pas avoir fini sur le podium de ce tour reste alors le plus grand regret de sa carrière^[23]. Il reconnaît plus tard avoir commis une erreur majeure en suivant Contador et Schleck le 22 juillet, au lieu de rester dans la roue de Cadel Evans, et ajoute : « Je suis un peu déçu, car j'ai caressé le rêve. Mais justement, un rêve, c'est inaccessible... »^[24].

2012 : places d'honneur sur les classiques ardennaises, meilleur grimpeur du Tour de France

Voeckler commence la saison 2012 à l'occasion du Tour méditerranéen. Il prend la huitième place du Tour des Flandres et remporte en solitaire la Flèche brabançonne. Il est ensuite cinquième de l'Amstel Gold Race. C'est le meilleur résultat d'un coureur français dans une classique ardennaise depuis douze ans^[25]. Il termine ces classiques par une quatrième place lors de Liège-Bastogne-Liège^[26]. Engagé ensuite sur la Tropicale Amissa Bongo, il termine deuxième de la deuxième étape et s'impose le lendemain.

Tour de France 2012.

Malgré une douleur au genou l'empêchant de s’entraîner pendant douze jours consécutifs, il décide finalement de prendre le départ du Tour de France 2012. Il remporte la dixième étape, emmené par une échappée de cinq coureurs. À l'issue de cette étape, il passe en tête du classement du meilleur grimpeur et est élu homme le plus combatif de cette étape. Lors de la seizième étape, il s'impose à nouveau en solitaire après avoir passé les quatre difficultés du jour en tête (col d'Aubisque, col du Tourmalet, col d'Aspin et col de Peyresourde), il reprend également le maillot à pois abandonné quelques jours plus tôt à Fredrik Kessiakoff. Le lendemain, lors de la dernière étape de haute montagne, entre Bagnères-de-Luchon et Peyragudes, Voeckler veut à tout prix conserver son maillot de meilleur grimpeur, il fait partie de l'échappée du jour et passe en tête au sommet des trois premiers cols de la journée, s'assurant ainsi de revêtir le maillot à pois à Paris.

2013 : 5 victoires

En 2013, Voeckler, qui espère obtenir un résultat sur les classiques ardennaises^[27], commence sa saison sur l'Étoile de Bessèges. Le 20 mars, alors qu'il est échappé en solitaire dans les derniers kilomètres d'À travers les Flandres, il est victime de crampes et est repris dans les derniers mètres de la course par plusieurs coureurs et termine cinquième d'une course gagnée par Oscar Gatto^[28],[29]. Après avoir aidé Pierre Rolland à gagner le Circuit de la Sarthe^[30], il participe aux ardennaises. Lors de l'Amstel Gold Race, il chute et se fracture la clavicule droite^[28],[31].

De retour à la compétition un mois plus tard, il chute à nouveau sur le Tour de Belgique, cette fois sans conséquence^[28],[32]. Il renoue avec la victoire en juin en gagnant la sixième étape du Critérium du Dauphiné à l'issue d'un sprint à quatre coureurs^[28]. La semaine suivante, Voeckler remporte l'étape de montagne de la Route du Sud, prenant la tête de l'épreuve. Il l'emporte à Bagnères-de-Luchon devant Franco Pellizotti pour la troisième fois de sa carrière. Le lendemain, il gagne la course pyrénéenne pour la deuxième fois après l'édition 2006^[33]. Il participe une nouvelle fois au Tour de France mais n'y connait pas sa réussite habituelle et doit se contenter d'une anonyme soixante-cinquième place sans avoir réellement pu animer la course. Le 29 août, il remporte le contre-la-montre du Tour Poitou-Charentes, il s'agit de sa première victoire sur l'épreuve en solitaire, ce qui lui permet de prendre la tête du classement général^[34] qu'il s'adjuge le lendemain^[35]. Le mois suivant, Thomas Voeckler se classe second du Tour du Doubs puis du Grand Prix de Wallonie à quelques jours d'intervalle. Il est devancé au sprint par le coureur letton Aleksejs Saramotins lors de l'épreuve française^[36] et par Jan Bakelants, ancien porteur du maillot jaune du Tour de France 2013, au sommet de la citadelle de Namur^[37]. Sélectionné pour la course en ligne des championnats du monde de Florence^[38], Voeckler termine cette course en 61^e place et est le dernier coureur classé^[39]. La semaine suivante, après avoir terminé Milan-Turin en huitième position, Voeckler s'échappe en solitaire sur le Tour de Lombardie avant d'être rattrapé par ses poursuivants à 11 kilomètres de l'arrivée^[40],[41].

2014 : 2^e de Paris-Tours

Thomas Voeckler peu avant le départ du Grand Prix d'Isbergues 2014.

En 2014, Voeckler vise selon son directeur sportif Jean-René Bernaudeau Liège-Bastogne-Liège et le Tour de Lombardie^[42]. Il décide de reprendre la compétition lors du Tour Down Under cependant il se fracture la clavicule six jours avant le début de l'épreuve^[43]. Il reprend la compétition en février lors du Tour méditerranéen. Il termine 25^e de l'Amstel Gold Race puis 36^e de Liège-Bastogne-Liège. Il participe ensuite au Tour de Romandie. Attaquant sans réussite dans le final de la première étape, il prend la deuxième place lors de la quatrième étape, battu au sprint par Michael Albasini à l'issue d'une échappée. Il est 21^e au classement général.

Percuté par une voiture durant un entraînement en août, il se luxe l'épaule et déclare donc forfait pour la 47^e édition du Tour du Limousin^[44]. Son retour est fixé au Grand Prix Impanis-Van Petegem^[45]. Voeckler reprend cependant la compétition une semaine avant, au Tour du Doubs dont il est 46^e[46]. Le 12 octobre 2014, il termine second de la 108^e édition de Paris-Tours après avoir été facilement maitrisé par le jeune espoir belge Jelle Wallays après une échappée de plus de 230 km. Déçu, Voeckler n'apparait pas sur le podium, raison pour laquelle son équipe perd tous les gains monétaires de la journée^[47].

2015 : saison mitigée

En septembre 2015, Voeckler n'est pas sélectionné pour les championnats du monde de Richmond bien qu'il exprime le souhait d'y participer^[49]. Il se classe en fin de mois deuxième du Tour du Gévaudan Languedoc-Roussillon derrière Thibaut Pinot^[50].