לאחר ההפיכה_הצבאית בצ'ילה ב-1973 וארלה ומשפחתו גלו לארצות הברית ל-7 שנים. לאחר מכן חזר וארלה לצ'ילה ומונה לפרופסור לביולוגיה באוניברסיטת צ'ילה. ב-1986 עבר לצרפת, ולימד מדעים קוגניטיביים ותורת ההכרה באקול פוליטקניק, ולאחר מכן מדעי המוח בסורבון. מ-1988 עד מותו, הוא הוביל קבוצת מחקר והיה מנהל המחקר במרכז הלאומי למחקר מדעי.