Nella stagione 2007-2008, Doumayrou entrò a far parte del Centro Nazionale di rugby di Linas-Marcoussis, il più importante centro di formazione rugbistica della federazione francese. Successivamente, nel 2009, vinse il Sei Nazioni under-20 con la nazionale giovanile francese, con la quale prese parte parte, lo stesso anno, anche al mondiale di categoria. La sua prima convocazione con la avvenne nel 2012, quando l'allora ct Philippe Saint-André lo chiamò per il tour estivo in Argentina, senza, però, farlo mai scendere in campo. Dovette aspettare cinque anni per fare il suo debutto; nel novembre 2017 Guy Novès lo schierò titolare contro la e, una settimana dopo, lo ripropose contro il . Jacques Brunel, nel suo primo anno da commissario tecnico, lo schierò durante il Sei Nazioni 2018, nel tour di giugno contro gli "All Blacks" e nei "test-match" di fine anno. La stagione successiva ottenne tre presenze nel Sei Nazioni 2019.