Indispensables pour la préservation des structures et sculptures romanes et gothiques du cloître Saint-Trophime, des travaux d’assainissement (collecte, drainage et évacuation des eaux de pluie ; injection d’une barrière étanche dans le mur nord de la galerie septentrionale) ont nécessité une surveillance archéologique dans la galerie, dans le préau et dans la cour qui jouxte le mur de clôture au Midi, jusqu’à la rue du Cloître, où se fait désormais l’écoulement. Un diagnostic réalisé en 2007-2008 par l’INRAP, sous la direction de F. Reynaud, avait mis en évidence la valeur des vestiges enfouis dans le cloître, dont certains lui sont antérieurs et leur proximité du sol contemporain, notamment des sépultures. Toutefois, il a été rendu possible de beaucoup limiter l’impact de ces aménagements, en minorant significativement la profondeur à atteindre dans le préau et dans la galerie. Consécutivement, l’opération de fouille confiée à la société Archeodunum, et qui s’est déroulée du 6 au 30 avril et du 1°‘ au ll juin 2010 a principalement consisté, au regard de la prescription, à la fouille d’une sépulture dans le préau, et au retrait de l’assise supérieure d’une murette, fondée sur un des murs de l’alandier d’un four métallurgique de la fin du XVIIIe siècle, probablement. En revanche, le retrait de la terre arable a suscité la mise en évidence d’une reprise en sous-œuvre du mur stylobate occidental, certainement au milieu du XIXe siècle, et la substitution de dalles de couronnement gothique par des éléments de mouluration romane, qui précisent la chronologie constructive du cloître. En outre, le dédallage de la galerie nord au pied du mur de la salle capitulaire a mis au jour une fosse sépulcrale dont le contenu n’était aucunement menacé, mais qui a constitué un observatoire commode de la fondation de la partie occidentale du bâtiment, la plus ancienne (v. 1175-1190). Le mur qu’elle supporte est animé d’une arcature qui a souvent été regardée comme contemporaine de l’extension de l’aile vers l’Est (v. 1185-1200), ce que 1’ana1yse du bâti semble contredire.
Dans la cour méridionale, lors du creusement de la tranchée d’évacuation, a été mise en évidence une stratigraphie complexe, depuis le mur de clôture du cloître, jusqu’à la rue du Cloître, qui témoigne de 1’abandon probable des habitations dans ce secteur de la cité antique, à la fin du IVe siècle au plus tard, et peut-être dès le IIIe siècle. Les espaces ont alors été remblayés et s’est développée une activité de taille ou de retaille de calcaire tendre et, plus marginalement, de marbres précieux, provenant probablement de monuments du Haut-Empire. D’autres remblais sont suivis du creusement de fosses dépotoirs, jusqu’au milieu du VIIe siècle, dont l’une contient un abondant mobilier céramique, qui ajoute à la valeur patrimoniale du site.
L’examen d’une double attente du début du XIIIe siècle à l’angle sud-ouest du dortoir roman a montré vers 1’Ouest, l’amorce sur laquelle a été réalisé le mur gothique, mais également que l’accomplissement du programme architectural roman aurait compris l’édification d’un corps de bâtiment au Sud du cloître. Le constat de l’inemploi de l’attente dans cette direction, significatif de l’inachèvement de ce projet initial semble pouvoir se justifier par la construction du bâtiment qui clôt la cour au Midi et où résidait le prévôt du chapitre, de- puis le XVIIe siècle au plus tard. À ce bâtiment, il est probable que doive finalement être associé le portail qui permet d’accéder à la cour depuis le Midi et la rue du Cloître. Dès lors, a pu s’imposer le simple parti d’un mur droit, entièrement construit dans la seconde moitié du XIVe siècle, qui a consacré la permanence de la cour.
Au pied de ce mur droit gothique, sur des remblais dont certains sont encore susceptibles d’avoir été mis en place durant l'Antiquité tardive, la fouille a enfin révélé l’aménagement, au début du XVIIIe siècle, d’un local adossé, qui semble avoir pu communiquer avec la galerie méridionale du cloître, et dont la fonction demeure incertaine (évacuation des eaux ?). Toutefois, les restaurations contemporaines du parement sud du mur et celles réalisées dans le promenoir claustral rendent toute hypothèse difficilement vérifiable.