Monctonin jälkeen Vilgrain sai pelipaikan Kanadan jääkiekkomaajoukkueessa ja edusti sitä 1986, 1987 ja 1988, mikä vei suurimman osan kyseisten kausien ajasta. Hän pelasi muun muassa Calgaryn talviolympialaisissa, jossa Kanada sijoittui neljänneksi.