O técnico e assistente Wayne Carlisle foram afastados de seus cargos, com o clube caindo para a 20ª posição na League One.
Como resultado, Cattermole, juntamente com David Horseman, receberam a responsabilidade de serem gerentes interinos.
A promoção deles foi anunciada como parte da demissão de Taylor.
Eles permanecerão no cargo enquanto Rovers realiza um “processo de recrutamento completo” para um novo gerente.
Um comunicado dizia: “O Bristol Rovers FC pode confirmar que o treinador Matt Taylor e o treinador adjunto Wayne Carlisle foram dispensados das suas funções na equipa principal.
“O clube gostaria de deixar registrado nossos sinceros agradecimentos a Matt e Wayne por todo o trabalho árduo durante seu tempo no Bristol Rovers, e desejamos a ambos todo o sucesso em suas respectivas carreiras futuras.
“David Horseman e Lee Cattermole assumirão a responsabilidade interina pelas funções de futebol do time principal, enquanto o clube realiza um processo completo de recrutamento para um novo técnico do time principal.”
Cattermole, de 36 anos, ingressou no clube apenas na semana passada, naquela que foi sua primeira função permanente de treinador desde que pendurou as chuteiras.
O herói cult da Premier League foi contratado para se concentrar no desenvolvimento e implementação de bolas paradas.
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Ele agora se encarregará de todo o treinamento junto com a ajuda do Cavaleiro.
Durante seus dias de jogador, ele passou uma década no Sunderland e fez 262 partidas.
Ele também jogou por nomes como Middlesbrough e Wigan Athletic.
Ele pendurou as chuteiras pela última vez há quatro anos, após uma curta passagem pelos holandeses do VVV-Venlo.
O primeiro jogo de Cattermole na liderança será o confronto em casa contra o Wrexham de Ryan Reynolds, em 21 de dezembro.
Isto será seguido por viagens para Exeter City e Stevenage antes do final do ano.