Les surfaces à très faible relief localisées en altitude, observées dans un certain nombre de chaîne de montagnes, sont classiquement interprétées comme des reliques de pénéplaines post-tectoniques. Leur altitude est souvent interprétée comme une quantification directe du soulèvement de la surface terrestre. Une interprétation alternative récente propose que ces surfaces soient les reliques d’une pénéplaine qui se développe en altitude en raison de la remontée progressive du niveau de base efficace du système de drainage des chaînes de montagnes et de l’inhibition consécutive de l’érosion de celles-ci au cours de leur construction. Les deux interprétations impliquent des dynamiques lithosphériques radicalement différentes. Cette étude porte sur l’exemple emblématique de la chaîne des Pyrénées, où ces deux hypothèses du développement de la pénéplaine pyrénéenne du Miocène moyen sont toujours confrontées. Dans un premier temps, une nouvelle méthodologie de cartographie a été développée pour reconstituer la morphologie de la chaîne à cette époque à partir des surfaces à faible relief et haute altitude actuelles. Dans un second temps, les épaisseurs crustale et lithosphérique ont été déterminées à partir d'une approche simple qui tient compte des densités et des paramètres thermiques de la lithosphère et suppose que la chaîne est en équilibre isostatique et thermique. La comparaison entre la pénéplaine reconstituée et les épaisseurs crustale et lithosphérique sous la chaîne montre que la racine crustale est préservée sous la pénéplaine dans l'ensemble des Pyrénées, et que la croûte épaissie s’amincit de façon progressive jusqu'à disparaître en Méditerranée, entraînant une diminution proportionnelle de l’altitude de la pénéplaine. La comparaison des épaisseurs crustales modélisées avec des densités normales et les épaisseurs résultant des données sismiques montrent que l'altitude actuelle de la chaîne est compensée isostatiquement au niveau de la lithosphère. Ces résultats écartent l’hypothèse d'une surcompensation de la racine crustale des Pyrénées ainsi que celle d'un soulèvement post-tectonique de 2000 m, de Miocène supérieur au Plio-Quaternaire, de la chaîne tel que proposé précédemment. Ils confirment par contre l’hypothèse d’un développement en altitude de la pénéplaine pyrénéenne Miocène moyen.