Pyrex и его преемник - cython - не полностью совместимы с Python - это скорее другой язык, хотя и основанный на Python.
Django - очень сложный проект, и для его выполнения потребуется строгое соблюдение Python - я сомневаюсь, что без нескольких месяцев работы можно было бы заставить Django работать непосредственно в Cython или Pyrex - хотя можно использовать профилировщик для устранения определенных узких мест в собственный код с гораздо меньшими усилиями (заменяя отдельные модули django в ядре на модули, оптимизированные с помощью Cython)
Более того, оптимизация с помощью Pyrex / Cython не настолько «бесплатна» - можно добиться ускорения примерно на 30%, запустив простой, интенсивный по численности код в Cython без каких-либо изменений в коде - но для большего увеличения скорости код необходимо настроить вручную, чтобы некоторые переменные были статически типизированы.
С другой стороны, вы можете попробовать запустить Django с Pypy -
здесь есть несколько подсказок:
http://reinout.vanrees.org/weblog/2011/06/06/django-and-pypy.html
Pypy - экстремально совместимый интерпретатор Python, и ядро Django, как известно, работает с ним. Он использует подход перевода Just In Time, который делает его в несколько раз быстрее, чем эталонная реализация Python (CPython) для большинства рабочих нагрузок.