In der &lt;a href="Weltcup%20der%20Nordischen%20Kombination%202016/17"&gt;Saison 2016/17&lt;/a&gt; gehörte Muhlethaler permanent zum Weltcup-Team der Franzosen. Zum Saisonauftakt in Ruka gewann er seine ersten drei Weltcup-Punkte. Im restlichen Saisonverlauf fiel es ihm allerdings schwer, die Punkteränge zu erreichen, sodass er mit gemischten Gefühlen zu den Nordischen Junioren-Skiweltmeisterschaften 2017 nach Park City fuhr. Nachdem er im Gundersen-Wettkampf über zehn Kilometer nur den siebzehnten Platz belegte, gewann er gemeinsam mit Lilian Vaxelaire, Maël Tyrode und Théo Rochat die Silbermedaille hinter dem österreichischen Team. Auch im Sprint konnte Muhlethaler nun überzeugen und gewann die Bronzemedaille. Mit diesen Leistungen im Rücken trat Muhlethaler bei den Nordischen Skiweltmeisterschaften in Lahti an. Mit dem Team erreichte er den siebten Platz. Im Einzel wurde er lediglich für den Gundersen-Wettbewerb von der Großschanze nominiert, bei dem er 38. wurde. Nachdem er zum Saisonabschluss in Oslo, Trondheim und Schonach erneut die Punkteränge erreichte, platzierte er sich in der Weltcup-Gesamtwertung auf dem 55. Rang.