In 2006 werd Mayonnade op 23-jarige leeftijd trainer van de Franse handbalclub Mios-Biganos. Met die club won hij in 2009 de Coupe de France en in 2011 de EHF Challenge Cup. In 2015 werd Mayonnade hoofdtrainer van Metz Handball. Hij werd tot vier keer toe verkozen tot beste trainer van Frankrijk. In februari 2019 werd Mayonnade benoemd tot bondscoach van het Nederlands vrouwenhandbalteam, waar hij de Deense Helle Thomsen opvolgde. Met het Nederlandse team won hij in december 2019 het wereldkampioenschap handbal in Japan. In september 2021 kwam er een eind aan zijn dienstverband als bondscoach.[1]