Clustering activity and somato-dendritic release in rat supraoptic nucleus neurons

Magnocellular neurosecretory cell (MNC) somata are located in the paraventricular and supraoptic nuclei of the hypothalamus. Following the arrival of an action potential at the synaptic terminal, these neurons release the hormones oxytocin (OT) vasopressin (VP) in the bloodstream, in a frequency-dependent manner. Previous in vivo studies have reported the emergence of a short rhythmic oscillation in MNC of water deprived rats, referred to as clustering activity. We show herein that this clustered firing can be induced in situ via endogenous glutamate release following the electrical stimulation of the organum vasculosum laminae terminalis. Additionally, we show that this clustering activity depends on NMDA receptor activation and that this rhythmic firing is modulated via the depolarizing effect of neurotensin and SK3 channel activity. It was also previously demonstrated that postsynaptic spiking eliciting somato-dendritic release of retrograde messengers suppresses excitatory neurotransmission. However, how a clustered firing as well as different spike frequencies contribute to this presynaptic inhibition is not known. Here we demonstrate for the first time, using a constant number of action potentials, that a clustering activity is more effective at inhibiting excitatory transmission than a tonic firing, in VP neurons. We also show the presence of a frequency-dependent inhibition of glutamate release that is correlated to a higher intra-dendritic calcium influx per spike at higher frequencies of discharge.Les somata des cellules magnocellulaires neurosécrétoires (CMN) sont localisés dans les noyaux paraventriculaires et supraoptiques de l'hypothalamus. Suivant l'arrivée d'un potentiel d'action aux terminaisons synaptiques, ces neurones relâchent les hormones ocytocine (OT) et vasopressine (VP) dans la circulation sanguine en fonction de la fréquence de décharge. Des études in vivo ont reporté l'émergence d'une courte oscillation rythmique dans les CMN de rats privés d'eau, appelé activité de clustering. Nous démontrons que cette activité de clustering peut être induite in situ via un relâchement synaptique endogène de glutamate suivant la stimulation électrique de l'organum vasculosum laminae terminalis. De plus, nous démontrons que cette activité rythmique dépend de l'activation des récepteurs NMDA et est modulée via l'effet dépolarisant de la neurotensin ainsi que par l'activité des canaux SK3. Il a aussi été précédemment démontré que l'activité de décharge post synaptique induit un relâchement somato-dendritique de messagers rétrogrades qui supprime la transmission excitatrice. Cependant, de quelle façon une activité de clustering ainsi que différentes fréquences de décharge post synaptique contribuent à cette inhibition pré synaptique est encore inconnue à ce jour. Ici, nous démontrons pour la première fois, en utilisant un nombre de potentiels d'action constant, qu'une activité de clustering dans les cellules VP est plus efficace pour inhiber la transmission excitatrice qu'une décharge tonique. Nous démontrons aussi que l'inhibition du relâchement de glutamate est proportionnelle à la fréquence de décharge post synaptique qui est corrélée à l'augmentation de calcium intra-dendritique et ce, par potentiel d'action