Van Branteghem gewann 2001 seinen ersten Belgischen Meistertitel im 400-Meter-Lauf, 2002 siegte er im 200-Meter-Lauf. Bei den Europameisterschaften 2002 in München erreichte Van Branteghem das Finale über 400 Meter und belegte in 45,95 s den sechsten Platz. 2003 steigerte er mehrfach seine persönliche Bestzeit und wurde über 200 Meter erneut Belgischer Meister. Beim Memorial Van Damme in Brüssel verbesserte er sich über 400 Meter auf 45,02 s und unterbot damit den 27 Jahre alten Rekord von Alfons Brijdenbach. Bei den Weltmeisterschaften in Paris-Saint-Denis erreichte er das Halbfinale über 400 und das Viertelfinale über 200 Meter (sein letzter Start über diese Distanz bei internationalen Meisterschaften). Ebenfalls ins Halbfinale gelangte er über 400 Meter bei den Olympischen Spielen 2004 in Athen.