Après une licence d’études théâtrale à la Sorbonne Nouvelle, Claire Cahen intègre l’Ecole Nationale Supérieure des Arts et Techniques du Théâtre à Lyon. Elle y travaille aux côtés de metteurs en scène tels que Matthias Langhoff, Christian Schiaretti, Marc Paquien, Michel Raskine, Madeleine Marion, Philippe Delaigue… et auprès de différents pédagogues de l’académie d’Art Théâtral de Moscou. Différents stages de formation continue lui font rencontrer les TG Stan, Robin Renucci, Pierre Vial, Alain Batis, Daria Lipi, les Tg Stan...
Au théâtre, elle a travaillé pour Michel Didym, Stéphanie Loik, René Loyon, Bertrand Sinapi, Jérôme Konnen, Nadège Coste, Illia Delaigle… Dans Caligula mis en scène par Stéphane Olivié Bisson, elle partage la scène avec Bruno Putzulu. Elle participe au spectacle Franco-Japonais de Shiro Maeda et Jean De Pange, créé à Tokyo. Elle joue pour Julia Vidit, dans la vertigineuse pièce d’Ivan Viripaev, Illusions. Au festival d'Avignon, elle joue Cléanthis dans L'île des esclaves mis en scène par Gerold Schumann. Puis dans Sales gosses, monologue roumain mis en scène par Fabio Godhino. Elle participe à Faits d'hiver, au Théâtre du Peuple de Bussang, sous la direction de Simon Deletang. Au luxembourg, dans Mesure pour Mesure de Shakespeare, elle sera Isabelle pour Myriam Muller. Puis jouera aux côtés de cette dernière dans Hedda Gabler au Grand théâtre de Luxembourg, sous la direction de Marja Leena Junker. Avec Véronique Fauconnet, elle joue dans Sex with stranger puis dans la mystérieuse campagne de Martin Crimp.
Au cinéma, après avoir tourné dans plusieurs court-métrage, elle enchaîne deux longs-métrages marocains avec HassanBen Jelloun et Selma Bargach puis joue dans le dernier film de Philippe Sisbane où elle tient le rôle principal féminin. Dans le téléfilm d'Emmanuel Bourdieu, elle est aux côtés de Dominique Raymond. On peut aussi la voir dans les séries télévisées Un voyageur, César Wagner, Face à face, Candice Renoir... Elle co-réalise avec Ali Esmili, FRONTIÈRES, une adaptation d’un monologue de Pauline Sales, qui obtient plusieurs prix. YASMINA, son deuxième court-métrage produit par Yukunkun productions, soutenu par le CNC et par France télévisions fait plus de 80 festivals et reçoit une vingtaine de récompenses.
En tant que récitante, elle collabore avec des orchestres dans Pierre et le loup, L'histoire du soldat, le carnaval des animaux... Mais aussi avec des compositeurs contemporains comme Alexandros Markéas, ou Le chapelier Fou. Claire Cahen prête régulièrement sa voix pour des fictions radiophonique, des documentaires, des dessins animés, des livres audio... Récompensée du GRAND PRIX DU LIVRE AUDIO 2019. Elle est également une voix de chaine pour Arte.
Parallèlement, elle crée un Collectif d'acteurs "les Trois Mulets", qui centre ses recherches autour d’écritures du monde arabe, s’interroge sur des problématiques tel que l’exil, la liberté, la laïcité. Le premier spectacle du collectif met en scène les correspondances du couple Laabi, séparé par huit années d’incarcération, sous Hassan II. Puis, Fouad Laroui écrit, pour les Trois Mulets, Le Frère ennemi, une pièce brulante sur l’identité.
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