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Pharmacien à Joinville-le-Pont, il est élu suppléant (UMP) de Marie-Anne Montchamp le puis le . Il devient titulaire le , à la suite de l'entrée de Marie-Anne Montchamp au gouvernement. Il démissionne (à la suite de la nomination d'un nouveau gouvernement) le pour laisser son siège à l’ex-secrétaire d’État aux personnes handicapées. Le , il entre de nouveau à l'Assemblée nationale lorsque Marie-Anne Montchamp devient Secrétaire d'État auprès de la Ministre de la Cohésion sociale. À la suite du redécoupage de la carte électorale qui conduit à la suppression de la septième circonscription du Val-de-Marne, Olivier Dosne ne se représente pas le aux élections législatives.
Élu maire de Joinville-le-Pont le (sans étiquette), en remplacement de Pierre Aubry (DVD), il réadhère à l'UMP en 2008, après les élections municipales. En 2009, il est en cinquième position sur la liste de la Majorité présidentielle pour les élections régionales en Ile-de-France. Il est élu conseiller régional d'Île-de-France et devient vice-président du groupe UMP.
