La présence de l'homme de Néandertal (Homo neanderthalensis) au Paléolithique moyen (300 000 à 40 000 ans) est attestée par les découvertes d'outils faites sur les plateaux et dans les alluvions anciennes des principales rivières situées à une altitude de 5 à 10 m au-dessus de l'étiage (signalées par la légende Fx sur la carte géologique).
Le Paléolithique moyen est également présent sur trois sites : les abris rocheux des Champs-Penais (Reignoux) et des Roches (Bordes-Fitte) à Abilly ainsi que la grotte de la Roche-Cotard à Langeais.
Dans les limons des plateaux et dans les sables et graviers des alluvions des rivières, seules les industries lithiques ont été conservées. En revanche, dans les trois autres sites, la proximité de la paroi calcaire a permis la conservation des ossements animaux qui autorisent une reconstruction des faunes disparues, des climats et des environnements passés.
Les industries lithiques façonnées par l'homme de Néandertal sont beaucoup plus diversifiées que celles qui sont dues à Homo erectus. Les outils sont fréquemment réalisés sur des supports issus de nucléus préparés et débités selon une méthode dite Levallois (Boëda, 1994).
L'homme de Néandertal chasse les grands mammifères et exploite les matières issues des dépouilles du gibier, notamment la chair, les os, la peau. Il ne stationne pas en permanence sur un même site mais se déplace sur de longues distances à la recherche de nouveau gibier et de la matière première dont il a besoin pour fabriquer ses outils. Un grand racloir trouvé à la Roche-Cotard et provenant de la région du Grand-Pressigny atteste de ses longs déplacements.
Les industries des différentes couches de l'abri Reignoux (Cordier Berthouin, 1956), appartiennent au Moustérien dit typique. Dans ce site, la faune est conservée mais n'a pas été étudiée à ce jour. L'abri Bordes-Fitte d'Abilly montre une couche de Moustérien dit de tradition acheuléenne (Bordes, Fitte 1950) sous-jacente à une strate a livré des outils du Châtelperronien (Aubry et alii, 2009), industrie du début du Paléolithique supérieur qui aurait été faite aussi par l'Homme de Néandertal. Depuis 2008, les fouilles ont repris sur ce site.
Aucun reste d'Homme de Néandertal n'a été retrouvé à ce jour en Touraine.
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