Thomas Le Duc-Moreau a occupé le poste de chef assistant à l’Orchestre symphonique de Montréal de 2019 à 2021. À peine entré en poste, il a fait ses débuts avec l’OSM en dirigeant un concert de saison à pied levé. Par la suite, il dirige l’orchestre pour deux autres concerts de saison incluant la 2e symphonie du compositeur Afro-Américain William Grant Still, jouée pour la première fois à l’OSM, et l’Histoire du Soldat de Stravinsky en collaboration avec le Black Theater Workshop. À l'été 2021, en collaboration avec le Festival international de Jazz de Montréal, il dirige le tout premier concert symphonique de la pianiste québécoise Alexandra Stréliski,  dans des arrangements du compositeur Blair Thompson. Au cours de son mandat à l'OSM, en plus d'avoir été l’assistant du directeur musical Kent Nagano, il a collaboré avec les chefs invités Valery Gergiev, Bernard Labadie, Rafael Payare, Susanna Mälkki et François-Xavier Roth.

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Apprécié pour son écoute et sa flexibilité, Le Duc-Moreau a également dirigé plus d’une vingtaine de concerts de l'OSM pour le jeune public et des activités spéciales, tout en prenant part à de nombreuses activités éducatives et à des initiatives visant à renforcer les liens avec la communauté. Il participe notamment au développement du projet OSMose, qui permet à des enfants présentant un trouble du spectre autistique de découvrir les instruments de l’orchestre par le biais d’ateliers adaptés.

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Précédemment, il a assisté Fabien Gabel à l'Orchestre symphonique de Québec en 2018-2019 et Jacques Lacombe à l'Orchestre symphonique de Trois-Rivières, de 2016 à 2018. Il est également directeur artistique et fondateur de l'Ensemble Volte, avec qui il n’hésite pas à mettre en lumière des artistes importants de sa génération, comme la pianiste Élisabeth Pion, le violoncelliste Dominique Beauséjour-Ostiguy, la soprano Emma Fekete et le compositeur Louis-Michel Tougas. L'Ensemble Volte est également reconnu pour sa programmation originale et audacieuse, mêlant diverses formes d’art à la musique classique.

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Le Duc-Moreau a été invité par l'Opéra de Bonn et son chef Jacques Lacombe à l'automne 2017 pour diriger trois semaines de répétitions pour une nouvelle production de Carmen de Bizet. À l'été 2019, il a dirigé les répétitions de la production de l'Opéra de Québec du Hollandais volant de Wagner, travaillant avec le metteur en scène François Girard. En septembre 2018, il a été invité à diriger l'Orchestre du Théâtre national de Prague dans la prestigieuse salle Dvořák du Rudolfinum, dans le cadre du Young Prague Festival. Thomas Le Duc-Moreau est titulaire d'un baccalauréat en interprétation du violoncelle (2016) et d'une maîtrise en direction d'orchestre (2018) du Conservatoire de musique de Montréal, où il a étudié respectivement auprès de Carole Sirois et Jacques Lacombe.