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Nel 2001 sono stato eletto alla Camera dei Deputati in un collegio della città di Torino e nel 2006 sono stato eletto al Senato in Piemonte.
In Parlamento mi sono occupato nei primi due anni di energia e di politiche industriali, come Capogruppo della Margherita alla Commissione Attività Produttive, per poi dedicarmi quasi esclusivamente alla politica estera. Sono responsabile delle Relazioni Internazionali della Margherita e in questi anni ho lavorato con Francesco Rutelli alla costruzione di una rete fra partiti politici “democratici” in giro per il mondo.
Prima con il meeting del febbraio 2005 “Come Ricostruire le Relazioni Transatlantiche. Dialogo fra i Democratici Europe e Americani”, nel quale abbiamo siglato un'alleanza con i New Democrats, 50 deputati del Congresso americano di area centrista e clintoniana; poi con l'iniziativa del dicembre 2005 “Una Partnership Strategica Europa/Asia.Dialogo fra i Democratici Asiatici ed Europei”, nella quale abbiamo stretto un'alleanza con il Partito del Congresso Indiano, i Partiti Democratici di Giappone, Thailandia e Hong Kong.
Dal 17 maggio 2006 è sottosegretario agli esteri.