Le chantier du Couvent des dominicains à L’Arbresle, aux alentours de Lyon, confié à Le Corbusier en 1953 prend part à une tentative globale de renouvellement du vocabulaire de l’architecture sacrée. Xenakis assume entièrement et pour la première fois depuis son entrée dans l’atelier, la responsabilité architecturale et devient chef du projet. Bien que la forme générale sorte de la main de Le Corbusier – et fait désormais partie des plus beaux exemples de l’architecture brutaliste -, Xenakis va poser sa signature dans plusieurs de ses éléments. Il développe la structure et la circulation internes, met en place et fait évoluer le dispositif des « pans de verre ondulatoires » sur les façades du couvent (premièrement conçus pour le Secrétariat à Chandigarh). Il dessine également les cellules des moines, la forme des ouvertures spéciales appelées « canons de lumière » (fixés de manière à éclairer la crypte suivant le changement de l’ensoleillement) et des « mitraillettes » qui apportent de la lumière dans la sacristie de l’église. Des éléments plastiques, comme la « forme piano » qui abritent les chapelles voisines de l’église, la « pyramide » de la sacristie, l’escalier intérieur en colimaçon et les colonnes « en forme de peigne » faisant partie d’un pilotis de la partie ouest sont aussi de sa main. En raison des longues absences de Le Corbusier en Inde, Xenakis sera le principal interlocuteur avec les moines et négociera directement avec les entrepreneurs sur l’installation de l’électricité, du chauffage, des sanitaires et des conduits. Enfin, il n’hésite pas à proposer des dispositifs acoustiques pour l’église appelés « diamants acoustiques » et dessine sur son toit un dispositif ayant pour but de diffuser les liturgies sur la vallée environnante. Le projet dépassera considérablement le budget accordé, ces idées seront abandonnées.
En 1992, Xenakis retournait sur les lieux. Vidéo :