Mi gata tenía el mismo problema, y yo creo que al final era una mezcla del celo que tenía (se le repitió continuamente en el verano), y que estaba un poco deprimida. Por consejo del veterinario, primero descartamos enfermedad; después le puse feliway (difusor), pienso "calmante" (me lo prescribió el veterinario), comida por varios lugares de la casa (donde come no mea), pero nada. En el medio, mi hermano me trajo sus dos gatos (se iba de vacaciones), lo que no contribuyó a mejorar el problema. Al final, el tema se arregló del siguiente modo: tuve unos días la gata sin salir de la cocina, con la puerta del tendedero (donde siempre tuve el arenero) abierta (como siempre). Aproximadamente al cuarto día empezó a usar el arenero, coincidiendo también con que se le fue el celo, con lo que le dejé acceso a toda la casa. A los dos días volvió a mear y defecar fuera del arenero, en concreto en un cuarto de baño (que fue uno de los lugares donde siempre lo hacía cuando lo hacía fuera del arenero), con lo que le puse un segundo arenero en el baño. A partir de entonces, pasó a hacer todo en el arenero del baño y no volvió a hacerlo por la casa.
Cuando mi gata era pequeñita, una vez que mi hermano me dejó una gata unos días, sucedió que la gata de mi hermano intentó dormir encima de nuestra cama. Mi gata la echó sin contemplaciones de nuestra cama y nuestro cuarto y, durante unos días se dedicó a cagar y mear encima de la colcha. Una vez se fue la gata de mi hermano y habiendo yo lavado todo, especialmente la colcha, muy bien para quitar olor a gatos ajenos, no lo volvió a hacer nada igual hasta este verano, con dos años y medio.
No sé si lo que te cuento te servirá de algo, pero es mi experiencia en el tema. Lo tuyo, aunque no sé mucho de gatos, parece un tema de marcaje, con lo que supongo que limpiar y lavar todo muy bien para quitar el olor a otro gato y relajar a tu gato con feliway o similares, debería ayudar a solucionar el problema
Suerte.