J'ai eu les mêmes symptômes et le même souci que vous, et après changement de la sonde de température, le problème est réapparu.
Sur ma voiture, ont été changés en plus, le relais du ventilateur, et surtout le thermostat.
Sur mon auto, 206 XS 1.6 essence 110 de 2002, le thermostat s'était grippé en position ouverte. La sonde ne comprenait donc plus rien (affichait 120°c alors que le moteur était froid, tout juste démarré, et que la température extérieure était de -15°c).
Après changement de ce thermostat, changement du liquide de refroidissement, tout a parfaitement fonctionné.
Vérifiez donc ce thermostat capricieux (ma voiture n'est pas la seule à avoir eu le souci, d'autres 206 l'ont eu aussi).
N'hésitez pas à vidanger votre liquide de refroidissement, qui doit théoriquement être changé tout les 2 ans.
Pour votre sonde, le changement est facile, faites juste attention, pour les 206, Peugeot a 3 ou 4 sonde de température différentes, suivant l'année de l'auto, prenez bien la même référence...