Defraye fu il primo belga a vincere il Tour de France, nel 1912, l'ultimo edizione con classifica a punti, in cui vinse in tre tappe e altrettante volte fu secondo e terzo. Nelle successive edizioni del Tour non ottenne risultati, né terminò la corsa.
Nel 1912, il miglior anno da professionista, s'impose anche al Giro del Belgio, conquistando quattro tappe, mentre nel 1913 s'impose nella Milano-Sanremo; tra gli altri risultati, la vittoria nel campionato belga del 1911 e fu quinto alla Parigi-Roubaix del 1912.
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