Après un doctorat en médecine (1993), un Diplôme d’études approfondies en génie biologique et médical (1996), une spécialisation en pneumologie et médecine intensive au CHRU de Lille (1999), et un passage de 16 mois au CHU de Fort-de-France en Martinique, Thibaut Desmettre a travaillé au Centre hospitalier général de Béthune (Pas-de-Calais) où il a été nommé médecin-chef du Service de réanimation de 2000 à 2003. Il a ensuite rejoint le CHU de Besançon avec un poste à temps plein aux urgences pré et intra-hospitalières, et un poste de médecin-chef des urgences. Il a obtenu, en 2004, un Master spécialisé en management médical et un PhD à l’Université de Lille, puis, en 2009, un diplôme universitaire de pédagogie médicale. Il a ensuite été habilité à diriger des recherches en 2012 à l’Université de Franche-Comté. En 2013, il a été nommé Professeur des Universités-praticien hospitalier (PU-PH) et a assuré la coordination locale et régionale du Diplôme d’études spécialisées de médecine d’urgence.
Ses recherches portent sur plusieurs axes : le pneumothorax spontané, les accidents hémorragiques sous anticoagulants, l’insuffisance respiratoire aiguë du sujet âgé et l’optimisation de la réponse aux appels d’urgence. Il a obtenu plusieurs fonds compétitifs de type PHRC (programme hospitalier de recherche clinique) et un fonds européen en 2020, dont il est investigateur principal, portant sur le Système d’intelligence artificielle pour la régulation médicale des urgences (SIA REMU). Ce projet vise à apporter une aide à la régulation des appels d’urgence au centre de réception et de régulation des appels 15 (CRRA15) en France ainsi qu’à la Centrale 144 en Suisse, en recourant à l’intelligence artificielle.
De 2019 à 2023, il s’est vu confier le mandat de chef du département Urgences, SAMU, Réanimation médicale du CHU de Besançon. Son mandat l’a conduit à fédérer les services d’urgences de Franche-Comté avec la création d’un collège de médecine d’urgence et à contribuer à installer les grandes filières de soins. Enfin, il a été désigné Secrétaire général de la Société française de médecine d’urgence, de 2017 à 2020, et vice-président de la même société, de 2020 à 2021.