Você por acaso está usando o Cloudflare? Acredito que as imagens de perfil estejam realmente armazenadas no S3, mas sejam proxyadas através do seu servidor. Eu resolvi um problema semelhante a este (todos os avatares carregados aparecendo em branco) e precisei adicionar o endereço IP do servidor à lista de permissões no Cloudflare para corrigi-lo.